Yüksek Hızlarda Doğrusal Katılaştırma Sonucu Zn-Al Ötektik Alaşımının Mikroyapı ve Mikrosertlik Özelliklerindeki Değişimlerin İncelenmesi

Abstract

İnşaat sektöründeki çelik sacların kaplaması ve işlenebilir fabrikasyon parçalarının üretimi gibi çok geniş bir uygulama alanında aktif olarak kullanılan Zn–%5.0 Al (ağ.%) ötektik alaşımının faz diyagramı üzerinde bileşeninin belirlenmesi sonrasında doğrusal olarak katılaştırma deneyleri, sabit sıcaklık gradyanında (G=4.25 K/mm) ve geniş bir katılaştırma hızı aralığında (V=8.25–2032.19 μm/s) Bridgman tipi katılaştırma fırını ile gerçekleştirildi. Karakterizasyon çalışmaları için SEM (Taramalı Elektron Mikroskobu) ve SEM-EDX (Enerji Dağıtıcı X-Işını Spektroskopisi) kullanıldı ve mikrosertlik (HV) değerleri Future-Tech FM-700 model mikrosertlik cihazı kullanılarak elde edildi. Düşük (V=8.25–165.68 μm/s), yüksek (V=516.23–2032.19 μm/s) ve tüm (V=8.25–2032.19 μm/s) katılaştırma hızı değerlerinin (V) hem ötektik mesafe (λ) ve hem de mikrosertlik (HV) üzerine olan etkisi lineer regrasyon analizi ile ayrı ayrı hesaplanarak araştırılmıştır. Artan katılaştırma hızı (V) değerlerine bağlı olarak ötektik mesafe (λ) değerleri azalma ve mikrosertlik (HV) değerleri ise artma eğilimi göstermektedir. Çalışmanın tüm sonuçları literatürdeki benzer hız aralıklarına sahip deneysel çalışmalar ve Jackson-Hunt ötektik teorisi ile karşılaştırıldı. Sonuç olarak, Jackson-Hunt ötektik teorisinin, standart katılaştırma hızı aralığını (~V=7.5-300.0 μm/s) aşan yüksek katılaştırma hızlarına uygulanamadığı, ayrıca alaşımın 350.0 μm/s civarında ötektik teoriden uzaklaşmaya başladığı kritik katılaştırma hızına sahip olabileceği ifade edildi.

After determining its component on the phase diagram of the Zn–5.0% Al (wt.%) eutectic alloy, which is actively used in a wide range of application areas such as coating of steel sheets in the construction industry and the production of machinable fabricated parts, directional solidification experiments were carried out at a constant temperature gradient (G=4.25 K/mm) and an extensive growth rate range (V=8.25–2032.19 μm/s), using a Bridgman type solidification furnace. SEM (Scanning Electron Microscope) and SEM-EDX (Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy) were used for characterization studies, and microhardness (HV) values were obtained using the Future-Tech FM-700 model microhardness device. The effect of low (V=8.25–165.68 μm/s), high (V=516.23–2032.19 μm/s) and all (V=8.25–2032.19 μm/s) growth rate values (V) on both eutectic distance (λ) and microhardness (HV) was investigated by calculating them separately with linear regression analysis. Depending on the increasing growth rate (V) values, eutectic distance (λ) values tend to decrease and microhardness (HV) values tend to increase. All results of the study were compared with experimental studies with similar rate ranges in the literature and the Jackson-Hunt eutectic theory. In conclusion, it was stated that the Jackson-Hunt eutectic theory could not be applied to high growth rates exceeding the standard solidification rate range (~V = 7.5-300.0 μm/s) and that the alloy may have a critical solidification rate around 350.0 μm/s, where it begins to move away from the eutectic theory.