Pamukkale Univ Muh Bilim Derg, 23(1), 12-14, 2017 Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi Pamukkale University Journal of Engineering Sciences 12 Eş kalıp ekstrüzyon yöntemi ile alüminyum-magnezyum makrokompozit imalatı ve karakterizasyonu Manufacturing and characterization of aluminium -magnesium macrocomposite by co-extrusion Harun MİNDİVAN 1* 1 Makine ve İmalat Mühendisliği Bölümü, Mühendislik Fakültesi, Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi, Bilecik, Türkiye. harun.mindivan@bilecik.edu.tr Geliş Tarihi/Received: 23.01.2016, Kabul Tarihi/Accepted: 18.04.2016 * Yazışılan yazar/Corresponding author doi: 10.5505/pajes.2016.25932 Araştırma Makalesi/Research Article Öz Abstract Bu çalışmada, eş kalıp ekstrüzyon yöntemi ile boyutu milimetre aralığında değişen ticari kalitede saf magnezyum talaşını takviye elemanı olarak kullanarak alüminyum/magnezyum makrokompozit üretilmiştir. Kompozit karışımı 400 °C’de 9:1 ekstrüzyon oranında ektrüzyon işlemine tabi tutulmuştur. Makrokompozitin karakterizasyonu mikroyapısal inceleme, yoğunluk ve sertlik ölçümleri ile gerçekleştirilmiştir. Karakterizasyon sonucunda alüminyum alaşımı ve magnezyum talaşı arasında yapısal bütünlüğün sağlandığı ve magnezyum talaşının katı halde geri kazanılabileceği tespit edilmiştir. In this study, aluminum-magnesium macrocomposite containing millimetre scale pure magnesium chips reinforcement was fabricated. The composite was extruded at 400 °C with an extrusion ratio of 9:1. Characterization of the macrocomposites was carried out by microscopic examinations, density and hardness measurements. This work demonstrated that not only the structural integrity between aluminum alloy and magnesium chips but also the possibility of the solid state recycling of magnesium chips can be provided. Anahtar kelimeler: Magnezyum talaşı, Makrokompozit, Eş kalıp ekstrüzyon Keywords: Magnesium chips, Macrocomposite, Co-extrusion 1 Giriş Magnezyum (Mg), 1.74 g/cm 3 ’lük yoğunluğu ile endüstride kullanılan yapısal metalik malzemeler arasında en hafif olanıdır. Mg alaşımları, düşük yoğunluğun yanı sıra sahip oldukları yüksek spesifik mukavemet (mukavemet/yoğunluk), kolay işlenebilme ve geri kazanım, yüksek titreşim ve darbe sönümleme kapasitesi gibi özellikleri ile yapısal ve yapısal olmayan sektörler için vazgeçilmez malzemeler arasındadır. Ancak, bu alaşımların oda sıcaklığı mukavemetlerinin düşük olması, yetersiz sürünme dirençleri, oda sıcaklığında gözlenen düşük süneklikleri ve elektrokimyasal olarak oldukça aktif bir metal olmasından kaynaklanan düşük korozyon direnci yüksek performans gerektiren uygulamalardaki kullanımlarını sınırlamaktadır [1]-[7]. Mg alaşımları; her ne kadar radar izleme tablosu, anten, el telsizi, kamera, cep telefonu ve taşınabilir bilgisayar kasalarında, biyomalzeme uygulamaları, metalurjik prosesler gibi farklı uygulamalarda kullanılıyor olsalar da bu malzemeler için esas talep hafiflik ve yüksek mukavemetin ön planda olduğu dış cephe elemanı, otomotiv ve havacılık endüstrisinden gelmektedir. Dış cephe elamanı (AVM, okul, stadyum, havaalanı, yurtlar, otel), otomotiv ve havacılık endüstrisinde (debriyaj ve fren pedal destek kelepçeleri, direksiyon simidi, koltuk çerçevesi, manuel şanzımanları, motor bloğu) ortaya çıkan farkındalık birçok sanayi dalını da bu yönde cesaretlendirmiştir [1],[2]. Bu parçalar görevlerini yerine getirirken 50-100 MPa seviyesindeki gerilmelere ve korozyona da maruz kalmaktadırlar. Ne yazık ki ticari Mg alaşımları bu performansı karşılayamamakta, deneysel olarak üretilen ve belirtilen şartlarda yeterli mekanik özellikleri sağlayan alaşımlar da pahalı alaşım elementleri içermelerinden dolayı ekonomiklikten uzak olmaktadır. Bu problemleri çözmek için kompozit malzeme yaklaşımı denenmiş ve Mg alaşımları çeşitli seramik partikül ve fiberlerle takviye edilmiştir [1],[5],[8]. Seramik takviye elemanları elastisite modülü, sertlik, akma ve çekme mukavemetlerinde belirgin bir artış sağlasalar da; Mg/takviye ara yüzey reaksiyon sonucu meydana gelen kırılgan metaller arası bileşikler sünekliğin %1’in altına düşmesine ve ıslanabilirliğin az olmasından kaynaklanan gözeneklik oluşumu ise korozyon direncinin düşmesine neden olmuştur. Bu çalışmanın amacı, alaşımlama ya da seramik takviyesi ile elde edilemeyen, oda sıcaklığı mukavemetleri dış cephe elemanı, otomotiv ve havacılık uygulamaları için yeterli olan Al/Mg kompozitin eş kalıp ekstrüzyon yöntemi ile üretilmesidir. Eş kalıp ekstrüzyon yöntemi ile kompozit üretimi, iki metalin mükemmel performansını birleştiren ve olumsuz özelliklerini ise azaltan metallerin mukavemet, süneklik, darbe, yorulma ve kırılma gibi mekanik özellikleri olumlu yönde iyileştirmede etkili olan konstrüksiyon ağırlığında tasarruf sağlayan ekonomik getirisi yüksek bir yöntemdir [7]. Ulaşılması beklenen diğer bir hedef ise atık olarak dikkate alınan Mg talaşını geleneksel olarak ergiterek geri kazanma yerine eş kalıp ekstrüzyon ile doğrudan geri kazanmaktır. Eş kalıp ekstrüzyon ayrıca düşük korozyon direnci sergileyen ve sınırlı şekil verilebilirliğe sahip Mg alaşımlarının yüzeyini nemli hava ve tuzlu su atmosferinde korozyona dirençli ve şekil verilebilirliği yüksek olan Al metali ile kaplama imkânı sunmaktadır [6],[7]. Al/Mg arayüzeyinde yeterli bağlanma elde etmek için mekanik bağlanma ve difüzyon bölgesinin oluşması önemlidir. Hem imalat yönteminin (eş kalıp ekstrüzyon) hem de kullanılan kompozit bileşenlerinin (Al/Mg çift tabakalı kompozit) uygulamada sağladığı esneklik ile, yarının mukavemetli, hafif ve korozyona dirençli malzemelerini tasarlamak ve üretmek mümkündür.