.1.4 ALÜMİNYUM ALAŞIMLARININ ISIL İŞLEMİ

Arzu edilen bazı özellikleri temin etmek gayesiyle alüminyum alaşımları üzerinde ısıl işlem etkileri geniş ölçüde denenmiştir. Bir cins ısıl işlemin tatbiki ile mukavemet ve sertlik arttırılabildiği gibi, diğer bir ısıl işlemin uygulanması ile sünekliğin ıslah edilmesine yarar.

Isıl işlem, katı metallerin ısıtılması ve soğutulmasını icab ettiren ve kimyasal bileşimde herhangi bir işlem olarak tarif edilebilir.

Alüminyum alaşımlarının bahis konusu olduğu hallerde üç cins işlem yapılabilir.

Eritme ısıl işlemi bir alaşımı, tayin edilen bir zaman zarfında, bazı yapı bileşenlerinin katı eriyik teşkil ettiği bir sıcaklığa ısıtmak ve bu bileşenleri çözelti halinde tutmak maksadıyla, ( aşırı doymuş olarak muhafaza edebilmek için ) genellikle su vermek suretiyle bu sıcaklıktan süratle soğutulmaktan ibarettir.

Çökeltme ısıl işlemi, aşırı doymuş bir katı eriyikte bulunan yapı bileşenlerinin çökelmesini sağlamak gayesiyle alaşımı alçak bir sıcaklığa yeniden ısıtmaktan ibarettir. Bu işlem genel olarak ? yaşlanma ? veya ? yaşlanma sertleşmesi ? olarak bilinir.

Tavlama işlemi, yapıda mevcut tanelerin yeniden kristalleşmesini temin etmek amacıyla alaşımı eritme ve çökelme ısıl işlemi sıcaklıkları arasında bir dereceye kadar ısıtmaktan ibarettir. Bu ameliye, soğuk işlemin ( veya yaşlanma serleşmesinin ) serleşme etkilerini bertaraf eder. Herhangi bir metalin, haddeleme, çekme veya presleme gibi bir soğuk işleme tabi tutulması, sertliği ve çekme mukavemetini arttırır fakat sünekliğini azaltır. Metalin soğuk olarak işlenmesine devam edebilmek için tavlama işlemi tatbik edilerek metal yumuşatılır.

Alüminyum alaşımlarına eritme ısıl işlemi tatbik edilirken sıcaklığın çok sıkı bir şekilde kontrolü icab eder. Bu da, malzemeyi ( şekli ve boyutu müsait olduğu zaman ) ergimiş sodyum ve potasyum nitrat banyosuna daldırmakla elde edilir. Bu işlem için fırın da kullanılabilir. Bu taktirde fırın, sıcaklığın ısıtma bölgesinin her tarafına üniform bir şekilde dağılmasını temin edecek şekilde dizayn edilmiştir. Mekanik özelliklerde maksimum ilerlemeyi elde edilir. Mekanik özelliklerde maksimum ilerlemeyi elde etmek için ısıl işlem sıcaklığı mümkün olduğu kadar yüksek seçilir zira, 500 ºC dan daha yüksek sıcaklıklarda alüminyum alaşımları yumuşak ve eğrilmeye müsaittirler. Değişik alüminyum alaşımlarının ısıl işlem sıcaklıkları Tablo 8? de gösterilmiştir.

Süratli su verme işlemi de, uygun sıcaklık kontrolünun önemine eşittir. Zira genellikle yavaş su vermenin, istenilen fiziksel özellikleri meydana getirmesine rağmen, yavaş su verilmiş malzemenin korozyona mukavemeti, süratli su verilmiş alaşımlarınkine nazaran daha düşüktür.

Çökeltme ısıl işlemi, ekseri eritme ısıl işlemini takip eder. Bu işlem yüksek sıcaklıklarda yürütülürse genellikle suni yaşlanma meydana gelir. Su verilmiş alaşımı birkaç gün oda sıcaklığında bırakmak suretiyle de bu usul tatbik edilebilir. Tabii yaşlanma olarak adlandırılan bu olay, 1910 yılında Alman metalurjisti Wilm tarafından ( alüminyum ? bakır ? magnezyum alaşımları üzerinde yaptığı deneyler esnasında ) keşfedilmiştir. Wilm, bakır ve magnezyum ihtiva eden bir alüminyum alaşımını 500 ºC? a ısıtıp suda su verme yolu ile sertleştirme tecrübeleri yapıyordu. Yapmış olduğu deney muvaffak olamamıştı ( alaşım halen yumuşaktı ). Bir müddet sonra Wilm, herhangi bir ilâve işlem yapmadan alaşımın sertleştiğini gördü ve ileri bir araştırma neticesi olarak, su verme işlemini müteakip alaşımın birkaç gün oda sıcaklığında kalması suretiyle mukavemetinin önemli miktarda arttığını keşfetti. Bu tesadüfi keşif bilahare yapılan araştırmalarla teyit edildi ve böylece, yumuşak çelik mukavemetine eşit bir mukavemete sahip alüminyum alaşımlarının yapısal malzeme olarak geliştirilmesine yol açılmış oldu. Wilm? in keşfi, 1909 da elde edilen ilk düralümin patentinin temeli oldu.

Isıl işlemin tipik bir alüminyum alaşımının mekanik özellikleri üzerine olan etkisi Tablo 9? da gösterilmiştir.



Yaşlanma sertleştirilmesinin geciktirilmesi:

Eritme ısıl işlemine tabii tutulmuş malzemeyi düşük sıcaklıklarda ( - 6 ºC ila - 10 ºC mertebesinde ) depolamak suretiyle yaşlanma sertleşmesi geciktirilebilir veya durdurulabilir. Bu özellikten, pratik yönden aşağıda bahsedilen şekilde istifade edilir. Yaşlanma sertleşmesi sünekliği azaltır ve bu sebepten ötürü herhangi bir soğuk işlemin tatbiki ile yürütülecek imalat, metalin hala yumuşak olduğu bir zaman içinde yapılmalı ve iki ? üç saat zarfında ( yani yaşlanma sertleşmesi önemli bir alana yayılmadan önce ) tamamlanmalıdır. Böyle bir işlem mümkün veya müsait olmayabilir ve bu suretle alaşımın imalat safhasında dar boğazların ( sıkışmaların ) meydan gelmesine sebebiyet verebilir. Eritme ısıl işlemine tabii tutulmuş alüminyum alaşımını, sıfırın altındaki sıcaklıklarda depolamak suretiyle donma yolu ile yaşlanmaya mani olunmuştur (geciktirilmiş) olur. Bilahare malzeme ihtiyaç duyulduğu zaman depodan alınabilir, ve kolaylıkla işlenebilme şartları altında iken imal edilebilir.



3.1.5 ALÜMİNYUM ALAŞIMLARINDA KOROZYON VE ÇEŞİTLERİ

Korozyon bir metal veya alaşımın kimyasal veya elektro kimyasal değişikliklere veya fiziksel çözünme olayına uğrayarak bozulması ile element halinden bileşik haline geçmesidir.

Kimyasal değişiklik olmadan mekanik aşınma ile metal kaybına erozyon denir. Alüminyum ve alüminyum alaşımlarının korozyona karşı metalin yapısından doğan bir dayanıklılık özelliği vardır. Alüminyum periyodik cetveldeki konumuna göre aktif bir metal olmakla birlikte yüzeyindeki koruyucu, yüzeye sıkıca bağlı, belli belirsiz oluşmuş koruyucu bir oksit filmi nedeniyle kararlı bir elementtir. Bu film tabakası bozulsa bile birçok ortamda yeniden oluşur. Yeni üretilmiş bir alüminyum yüzeyinde havada oluşan film tabakası 50 ? 100 Aº kalınlığındadır.



KOROZYON ÇEŞİTLERİ



Düzgün Korozyon

Metalin tüm yüzeyinin aynı şekilde korozyona uğramasıdır. Çok kuvvetli asidik ve bazik elektrolitlerin varlığında bazı kimyasal iyonlara, derişimlerine, sıcaklığa bağlı olarak metal yüzeyinde dağlanma gibi görünümden tekelere ve metalin çözülmesine kadar varan şiddetle olabilir. Ağırlık kaybı ve kalınlıkta azalama ile değerlendirilir.



Pitting Korozyonu

Alüminyum havaya, tatlı veya tuzlu suya, nötral elektrolitlere maruz kalırsa oksit filminin zayıf noktalarında alaşımın cinsine, korozyon ortamına göre boyut olarak değişken, yarı küresel biçimde pitler ( çukurlar ) oluşur. Pitlerin metal kenarlarında oluşması metalin içine girmesi bakımından yüzeyde oluşmasından daha tehlikelidir. Alüminyum malzeme yeterli kalınlığa sahipse yüzeyde oluşan pitting fazla tehlikeli değildir. Değerlendirme pit derinliklerinin ölçümü, frekansı ve dağılımı incelenerek yapılır.



İntergranüler Korozyon

Taneleri ve kristalleri etkilemeyen tane sınırları veya tane sınırlarına yakın bölgelerde oluşan bir korozyon tipidir. Tane büyüklükleri ile tane sınırları arasında elektropotansiyel farklarından meydana gelir.

Korozyon alaşım içindeki elementlere göre değişebilir. Alüminyum bakır alaşımları bu korozyondan en fazla etkilenirken alüminyum ? magnezyum ? silis alaşımları oldukça dayanıklıdır. Bu tip korozyonun değerlendirilmesi pitting korozyonundan daha zordur. Ağırlık kaybı ve gözle muayene güvenilir sonuç vermeyebilir. Dikkatli hazırlanmış metalografik kesitlerin mikroskobik incelenmesi ve çekme deneyleri ile değerlendirilir.



Eksfomasyon

Lamelar tipte bir korozyondur. Metal yüzeyinde tane sınırlarının hızlı korozyona uğramayan tanelerin yapıdan lifler halinde ayrılıp, düşmesiyle meydana gelir. Daha ziyade uzunlamasına ve kalınlığı enine göre ince olan tane yapılı malzemelerde görülür. Alüminyum ? bakır, alüminyum ? çinko ? magnezyum ? bakır, alüminyum ? magnezyum alaşımları en fazla eksfoliasyona uğrayabilecek malzemelerdir. Bu tip korozyon daha çok deniz atmosferi ve asidik depozitler, gazolin artıları, yüksek sıcaklıkta gazların yoğun olduğu ortamlarda görülebilir.



Sürtünme Korozyonu

İki metalin titresişimli ortamda birbirine sürtünmesi ile oluşur. Metal gövdelerinin birleştirme yerleri, perçinli ? cıvatalı birleştirmeler, ısı değiştirici ( ısı eşanjör ) tüpleri sürtünme korozyonunun en fazla görüldüğü yerlerdir.

Alüminyumun alüminyumla temasında başka metalle temasına nazaran çok daha fazla oluşur. Kullanım esnasında mevcut dizayn vibrasyonu minimuma indirgeyecek şekilde değiştirilmelidir.

Sürtünme ve korozyonu fiziksel bir aşınmadır.



Gerilme Korozyon Çatlaması

Alüminyum alaşımlarda gerilme korozyon çatlaması metalde kalıcı içgerilimin yönüne ve metal yüzeyine dik olarak oriente edilmiş taneler ve tane sınırlarının elektro kimyasal korozyonu sonucu oluşan çatlaklardır. En kompleks korozyon tipidir. Metal kompozisyonu, yapısı gerilimin büyüklüğü ve çevre koşulları gibi çok çeşitli faktörlerden etkilenebilir.

Alüminyum alaşımlarında gerilme korozyonu çatlaması intergranülerdir. Yüksek mukavemetli alaşımlarda görülür. Ticari kalite ve yüksek saflıkta alüminyumda, Mg oranı % 3? den düşük ticari alüminyum ? mangan, alüminyum ? silis, alüminyum ? magnezyum ? silis veya alüminyum ? magnezyum alaşımlarında görülmez.