Aşırı plastik deformasyonun saf titanyum ve Al-12Si alaşımının yapısal, mekanik ve aşınma özelliklerine etkisinin incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada iki farklı tür malzeme ?eş-kanallı açısal ekstrüzyon/basma (EKAE/B)? yöntemi ile aşırı oranda deforme edildi. Deney malzemeleri olarak ticari saflıktaki (kalite-2) titanyum ve dökülmüş durumdaki Al-12Si alaşımı kullanıldı. Saf titanyumun EKAE işlemi, 300°C sıcaklıkta ve rota-E'de uygulanan 8 ve 12 paso sayılarında gerçekleştirildi. Al-12Si alaşımının EKAE işlemi ise 200°C sıcaklıkta ve rota-A'da uygulanan 1, 2, 3, 4 ve 6 paso sayılarında gerçekleştirildi. EKAE işlemi sonrası hem titanyumun hem de Al-12Si alaşımının yapısal, mekanik ve aşınma özelliklerinde meydana gelen değişimler sistematik bir yaklaşımla incelendi.Çok pasolu EKAE işlemi sonrası titanyumun tane boyutunun büyük oranda küçüldüğü tespit edildi. EKAE işlemi öncesi nispeten eş eksenli ve iri tanelerden (ortalama tane boyutu 110µm) oluşan titanyumun içyapısı, 8 ve 12 pasoluk EKAE işlemi sonrası sırasıyla 300 nm ve 250 nm mertebelerinde ortalama tane boyutlarına sahip ultra-ince yapılı hale dönüştü. Uygulanan çok pasolu EKAE işlemi sonrası titanyumun akma dayanımı %100'ün, çekme dayanımı ise %40'ın üzerinde arttı. Ancak, titanyumun süneklik değeri ise uygulanan EKAE işlemi sonrası bir miktar azaldı. Nitekim, titanyumun kopma uzaması değeri %33'den, 8 paso sonrası %20'ye düştü. Büyük orandaki mukavemet artışına rağmen EKAE işlemi titanyumun aşınma davranışı üzerinde pek etkili olmadı. Bu durum, titanyumun yüzeyinde tribokimyasal reaksiyon sonucu oluşan oksit tabakasına ve gelişen oksidatif aşınma mekanizmasına dayandırılarak açıklandı.Rota-A'da uygulanan çok pasolu EKAE işlemi sırasında, dökülmüş durumdaki Al-12Si alaşımının içyapısında iğnemsi formda bulunan ötektik silisyum parçacıkları kırılarak inceldi. Nitekim, dökülmüş durumda 35,5±31,8 µm ortalama boya ve 13,7±8,9 µm ortalama ene sahip silisyum parçacıkları, 12 pasoluk EKAE işlemi sonrası küçülerek 2,7±1,1 µm ortalama boya ve 1,3±0,4 µm ortalama ene sahip hale geldi. Uygulanan 6 pasoluk EKAE işlemi sonrası alaşımın akma ve çekme dayanımı değerleri sırasıyla %98 ve %68 oranlarında, kopma uzaması değeri ise %650 oranında arttı. EKAE sonrası Al-12Si alaşımın aşınma direncinin artmadığı, hatta bir miktar azaldığı gözlendi.