Alüminyumun Alaşım Sistemleri Alüminyumun en önemli alaşım sistemleri Cu, Mg ve Si olduğundan, alaşımların özelliklerini açıklayabilmek için, önce Al-Cu, Al-Mg ve Al-Si ikili sistemleri ayrıntılı olarak incelenecektir. Alüminyum-Bakır faz diyagramının Al2Cu metallerarası (intermetalik) bileşiğe kadar olan bölümü Şekil 9’da verilmiştir. Ergiyikten ayrışan ve en azından ötektik yapı bileşeni niteliğinde olan Al2Cu ara fazı, malzemenin gevrekleşmesine yol açtığı için, döküm tekniği bakımından ötektik bileşime yakın olması gereken Al-Cu alaşımlarının, pratikte kullanılmasını engeller. Öte yandan, katılaşma aralığının genişliği nedeniyle, yapısal aşırı soğuma dikkate alınarak, teknik Al-Cu alaşımlarının bileşimindeki Cu miktarı, ötektik yatayının başladığı %5.7 değerinin daha da gerisinde kalmak üzere, yaklaşık %4.5 ile sınırlandırılmıştır. Ötektik sıcaklığın altında, bakırın alüminyum kafesindeki çözünürlülüğü azaldığından, çökelme sertleşmesi için gerekli ön koşullardan biri yerine gelmiş olur. Malzemeyi gevrekleştirmeden dayanım artışı sağlayan çökelme sertleşmesi, ilk kez bu tür alaşımlarda bulunmuştur.

Şekil 9. Al-Cu faz diyagramı.

Alüminyum-Magnezyum sisteminin çok sert ve gevrek olan, ayrıca korozyona dayanıklılığı da azaltan Al3Mg2 ara fazından dolayı (Şekil 10), söz konusu alaşımların kullanılabilirliği, Mg oranının teorik %15 sınırından bile oldukça düşük tutulmasına bağlıdır. İkili Al-Mg alaşımlarında dayanım artışı, yalnız katı çözelti oluşumuyla ilgilidir. Katılaşma eğrisinin elverişliliğine karşın, önemli bir çökelme sertleşmesi görülmez. β fazı, öncelikle tane sınırları boyunca iri parçacıklar halinde çökeldiğinden, %7’den fazla magnezyumlu alaşımlar, tanelerarası korozyona uğrayabilir. Tane sınırlarındaki bu Al3Mg2 ağı, çökelme sertleşmesine benzeyen homojenleştirme işlemiyle dağıtılarak, malzemenin anılan korozyon türüne eğilimi ortadan kaldırılır. Ötektik alaşım, yaklaşık %80 oranında gevrek Al3Mg2 fazı içerdiği için, her ne kadar 451°C gibi düşük sıcaklıkta ergime avantajına sahip olsa da teknik açıdan yararlanılamaz durumdadır. Ötektik bileşimden sola doğru uzaklaşılırsa, Al3Mg2 miktarı azalmakla birlikte, bu kez katılaşma aralığı genişler. Dolayısıyla Al-Mg döküm alaşımlarında da Mg derişikliği, dar aralıklı ve α-alanında sonuçlanan bir katılaşmayı gerçekleştirmek amacıyla, %2-11 arasında seçilir.

Şekil 10. Al-Mg faz diyagramı.

Şekil 11’de alüminyum-silisyum faz diyagramı görülmektedir. %11.7 Si noktasındaki ötektik alaşımın içyapısı, %90 dolayında α-katı çözeltisi ile %10 saf silisyumdan oluşur. Böylece, alaşımın özelliklerini belirlemede, sünek Al-Si katı çözeltisi, gevrek silisyuma göre çok daha etkindir. Bu durum, ince tanelilik ve kalıbı iyi doldurma özellikleriyle birlikte, Al-Si ötektik alaşımının, döküm malzemesi olarak pratikte kullanılmasını sağlar.

Şekil 11. Al-Si faz diyagramı.

Alüminyum-Magnezyum-Silisyum üçlü sisteminin, Mg-Si kenarında, Mg2Si ayrı bir alaşım bileşeni gibi düşünülerek, bu bileşikle alüminyum elementi arasında ikili faz diyagramı görünümünde bir kesit elde edilebilir. Bu bölgedeki uygun bileşimli alaşımlar, Al-Mg veya Al-Si sistemlerinden farklı olarak, çökelme sertleşmesi gösterirler. Benzer davranışa, MgZn2 ara bileşiğinin bulunduğu Al-Mg-Zn üçlü sisteminde de rastlanır. Her iki sistem esas alınarak, çökelme sertleştirmesinin uygulanabildiği birçok önemli Al alaşımı geliştirilmiştir. Çökelme Sertleşmesi Bu işlem yardımıyla belirli büyüklük ve dağılımda çökeltilen fazlar, dislokasyon hareketlerini engelleyerek dayanım artışı sağlar. Burada örnek olarak Al-Mg-Si sisteminde ele alınan ısıl işlemin ilk adımı, 520°C’de yapılan çözme tavıdır (Şekil 12a, Nokta 1). Çözme tavının süresi, döküm içyapısından veya daha önceki ısıl işlemlerden gelebilecek iri Mg2Si çökeltilerinin, α-kç içinde tümüyle çözünmesine yeterli olmalıdır. Bu olay genellikle 0.5-2 saat arasında gerçekleşir.

Şekil 12. Bir alüminyum alaşımında çökelme sertleştirmesi işlemi (şematik). a) Al-Mg-Si sisteminin Al-Mg2Si kesiti, b)

Sıcaklık-Zaman diyagramı, c) Dayanım (veya sertlik) artışı. İkinci adım, malzemeye su verilerek, oda sıcaklığında aşırı doymuş α-katı çözeltisinin elde edilmesidir (Şekil 12a, Nokta 2). Aşırı doymadan ileri gelen sertlik artışı önemsiz olduğundan, parçaya gerekiyorsa bu durumda soğuk şekil verilebilir. Son adım olan yaşlandırma (Şekil 12a, Nokta 3), 125-175°C arasında seçilecek sıcaklığa göre, 4 saatten 3 güne kadar değişen sürelerde uygulanır. Alüminyum alaşımları dövme ve döküm alaşımları olarak iki gruba ayrılır. Dövme alaşımlarının, plastik deformasyon kabiliyeti iyi olup, kolayca şekillendirilebilirler. Amerikan Alüminyum Birliği’ne göre, alüminyum dövme alaşımları dört basamaklı bir sayı ile gösterilmektedir: • 1XXX: Saf alüminyum: Genellikle elektrik ve kimya endüstrisinde kullanılmaktadır. • 2XXX: Al-Cu alaşımları: Esas alaşım elementi bakırdır. Başta magnezyum olmak üzere, diğer alaşım elementleri

de bulunabilir. Yüksek mukavemet istenen havacılık sektöründe yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. • 3XXX: Al-Mn alaşımları: Esas alaşım elementi mangandır. Boru, sıvı tankları ve mimari uygulamalarda

kullanılmaktadır. • 4XXX: Al-Si alaşımları: Esas alaşım elementi silisyumdur. Isıl genleşme katsayısı düşük, aşınma direnci ve

korozyon dayanımı yüksek alaşımlardır. Kaynaklı yapılarda, levha üretiminde, otomobil parçaları üretiminde kullanılmaktadır.

• 5XXX: Al-Mg alaşımları: Esas alaşım elementi magnezyumdur. Magnezyum oranı arttıkça sertlik ve mukavemet artar, fakat süneklik azalır. Deniz suyu korozyonuna karşı direnci yüksek olduğundan, bu ortamda çalışacak yapıların imalatında kullanılmaktadır.

• 6XXX: Al-Mg-Si alaşımları: Esas alaşım elementi magnezyum ve silisyumdur. Şekillendirme kabiliyeti yüksek olan bu alaşımlar, özellikle ekstrüzyon ile üretilen parçaların imalatında sıklıkla kullanılır.

• 7XXX: Al-Zn alaşımları: Çinko esas alaşım elementi olup, Mg, Cr ve Zr ilave alaşım elementleridir. Alüminyum alaşımlarının en yüksek mukavemete sahip olanıdır. Uçak parçaları yapımı ve diğer yüksek dayanım istenen yerlerde kullanılır.

• 8XXX: Al-Li alaşımları: Esas alaşım elementi lityum olup, kalay eklentisi de yapılabilmektedir. Özellikle uçak ve uzay yapılarında kullanılmaya başlanan bu malzeme, iyi yorulma direnci ve iyi tokluk özelliklerine sahiptir. Fakat diğer Al alaşımları ile karşılaştırıldığında, üretim maliyetleri yüksektir.

1XXX, 3XXX, 4XXX ve 5XXX serisi dövme alüminyum alaşımları ısıl işlem uygulanamayan alaşımlardır. Bu alaşımlar sadece şekil değiştirme yoluyla sertleştirilebilirler. 2XXX, 6XXX ve 7XXX serisi dövme alaşımları ise, ısıl işlem ile sertleştirilebilmektedir. Döküm alüminyum alaşımları ise aşağıdaki şekilde sınıflandırılmaktadır: • 1XX.X: Saf alüminyum • 2XX.X: Esas alaşım elementi bakırdır. • 3XX.X: Alaşım elementleri silisyum, bakır ve magnezyumdur. Sanayide kullanılan döküm alaşımlarının %90’ı

3XX.X serisidir. • 4XX.X: Esas alaşım elementi silisyumdur. • 5XX.X: Esas alaşım elementi magnezyumdur. • 6XX.X: Bu seri numarası kullanılmamaktadır. • 7XX.X: Esas alaşım elementi çinkodur. • 8XX.X: Esas alaşım elementi kalaydır.

Dövme Alüminyum Alaşımları Bu malzemelerden, çökelme yoluyla sertleştirilemeyen Al-Mg (+Mn) alaşımları soğuk şekillendirilme, mekanik parlatılma ve kaynak edilmeye elverişlidirler. Çekme dayanımları pekleşmeyle 300 N/mm2’ye kadar artabilir. Yüksek saflıkta alüminyumdan üretilen örneğin AlRMg1, özellikle kimyasal parlatma ve anodizasyon için uygundur. Deniz suyuna da dirençli olan Al-Mg alaşımları, yüksek korozyon dayanıklılığı ve kolay şekillendirilebilme istenen, dayanımın ise fazla önemli olmadığı, atmosfer etkisine açık yapı elemanları gibi yerlerde kullanılırlar. Çökelme sertleşmesi gösteren alaşımlar, başlıca dört grupta toplanabilir: - AlCuMg alaşımlarında, çekme dayanımı 440 N/mm2 ve 0.2 sınırını da 290 N/mm2 dolayına yükseltmek mümkündür. Magnezyumun etkisiyle hızlanan yaşlanma, oda sıcaklığında gerçekleşir. Bakır miktarının fazla olması, korozyon dayanımını azaltır. Bu sakınca, malzeme yüzeyine saf alüminyumdan ince bir tabaka giydirilerek giderilebilir. - AlMgSi alaşımları, en çok 320 N/mm2 düzeyinde orta dayanımlı malzemelerdir. 0.2 sınırı sıcak yaşlandırmada 260 N/mm2, soğuk yaşlandırmada ise 110 N/mm2 değerine ulaşabilir. Korozyon dayanımları iyi olup, parlatma ve anodizasyona elverişlidirler. - AlZnMg alaşımları, yaklaşık 350 N/mm2’lik çekme dayanımlarıyla, AlCuMg alaşımlarının altında kalmakla birlikte, kimyasal etkilere karşı daha dirençlidirler. Bu grup, mekanik özellikler ve korozyon davranışı bakımından, optimum çözümü yansıtır. - AlZnMgCu alaşımları, sadece çökelme sertleşmesi uygulanmış durumda, 530 N/mm2 ile en yüksek dayanımlı grubu oluştururlar. Ancak, korozyon dayanımları, bakırdan dolayı pek iyi değildir. Soğuk sertleştirmeden sonra sıcak yaşlandırma yapılırsa, malzemenin kendi ağırlığıyla kopma uzunluğu 25 km’yi bulur. Aynı sonucun çelikte elde edilebilmesi ise, çeliğin çekme dayanımının 1900 N/mm2 olmasını gerektirir. Döküm Alüminyum Alaşımları Bu alaşımların en önemlilerinde, Al-Si faz diyagramındaki ötektik noktanın bileşimi esas alınmıştır. Ötektik Al-Si alaşımları, dayanım özelliklerinin iyi olması yanında, üstün döküm özelliklerine de sahiptirler. Basınçlı döküm, kokil döküm ve kum kalıba döküm için uygun malzemelerdir. Kum kalıptaki yavaş soğuma nedeniyle silisyumun iri taneli olarak ayrışmasını önlemek üzere, döküm öncesinde ergiyik, yaklaşık %0.1 Na ile aşılanır. Söz konusu katkı, aşırı soğumayı arttırıp çok sayıda çekirdek oluşturarak, ince taneli bir içyapı elde edilmesini sağlar. Aşılama işleminin bir diğer sonucu da ötektik noktanın, daha yüksek silisyum miktarlarına kaymasıdır. Dolayısıyla, içyapının tümüyle ötektik olması istendiğinde, kum döküm alaşımlarının, aynı türden kokil döküm alaşımlarına göre, yaklaşık %1 daha fazla Si içermeleri gerekir. Ötektik Al-Si-Mg alaşımlarına çökelme sertleşmesi uygulanabilir. Si miktarının azalması, döküm özelliklerini olumsuz yönde etkiler. Kum kalıba dökülen parçalar, kokil döküme göre kaynağa daha elverişlidir. Al-Si-Cu alaşımları da çökelme sertleşmesi gösterirler. Böylece 0.2 sınırı 200 N/mm2’ye ulaşabilir. Si miktarı yüksek, bakırı düşük alaşımların döküm özellikleri daha iyidir. Ayrıca Ti katılarak, ince taneli içyapı oluşturulması, süneklik, darbe dayanımı ve işlenebilme bakımından yarar sağlar. İçten yanmalı kuvvet makineleri için geliştirilen alüminyum piston alaşımlarından bazıları, ötektiküstü bileşimdedir. Al-Si ötektiğinin 20-200°C arasında, ortalama 20x10-6 K-1 olan ısıl genleşme katsayısı, silindirlerde kullanılan dökme demirinkinin yaklaşık iki katını bulur. Ancak artan Si miktarıyla, örneğin %25 Si için 16x10-6 - 17x10-6 K-1 dolayına düşer. Bu alaşımlara, yüksek sıcaklık dayanımını iyileştirmek için, Cu ve Ni de katılır. Pistonlar, kokile dökülürler. Metal kalıpta soğuma hızlı olduğundan, parçada iç gerilmelerin ve aşırı doymuş katı çözeltinin oluşması beklenmelidir. Her iki olgu, işletmede zamanla hacim değişikliğine yol açabilir. Bu nedenle, döküm parçalara ısıl işlem uygulanarak, iç gerilmeler giderilir ve içyapı, mümkün olduğunca termodinamik denge durumuna yaklaştırılır. Alüminyum alaşımlarının ergime sırasında hidrojen alma eğilimleri çok kuvvetlidir. Hidrojen, havadaki nemin alüminyumun yüzeyinde aşağıdaki reaksiyonla indirgenmesi sonucu ortaya çıkar:

HOAlAlOH 623 322 +→+ Dolayısıyla döküm parçalarda gözenekliliği önlemek üzere, yanma gazlarında nem bulunan gaz veya sıvı yakıtlı pota ocaklarında ergitmeden kaçınmalı, elektrikli ocakların kullanılması halinde de dökümden önce gaz giderme işlemi gerçekleştirilmelidir. Bunun için, ergiyiğe daldırıldığında nötr süpürme gazı veren maddelerden yararlanılır. Al2O3 ise, ergimiş metalin yüzeyinden, tuz türü cüruf yapıcılar yardımıyla uzaklaştırılabilir. Soğumanın çok hızlı olduğu basınçlı dökümde, atomsal hidrojen çok fazla olsa bile, ayrışmaya zaman bulamayarak katı çözeltide kalacağından, gözenek oluşumu, kum ve hatta kokil döküme göre büyük ölçüde azalır. Ancak bu davranışın bir sonucu olarak, basınçlı döküm

parçalar kaynağa elverişli değildir. Malzemenin ergime sıcaklığına yeniden ısıtılmasıyla, daha önce aşırı çözünmüş hidrojen, birden serbest hale geçerek, kaynak dikişinde gözenek meydana getirir. Alüminyum Alaşımlarında Isıl İşlem Uygulamaları Alüminyum alaşımlarına yapılan ısıl işlemler değişik şekillerde uygulanabilir ve uygulanan işlem TX sembolleri ile alaşım numarasının yanına yazılır. Bu işlemler şu şekilde ifade edilmektedir: Q: Tavlanmış, F: Üretildiği gibi, H: Sertleştirilmiş, T: Isıl işleme tabi tutulmuş. • T1: Sıcak şekillendirme işleminden sonra soğutulmuş ve tabii yaşlanmaya bırakılmış. • T2: Sıcak şekillendirme işleminden sonra soğutulmuş, soğuk şekillendirilmiş ve tabii yaşlanmaya bırakılmış. • T3: Çözeltiye alma işlemi yapılmış, soğuk şekillendirilmiş ve tabii yaşlanmaya bırakılmış. • T4: Çözeltiye alma işlemi yapılmış ve tabii yaşlanmaya bırakılmış. • T5: Sıcak şekillendirme işleminden sonra soğutulmuş ve suni yaşlandırma yapılmış. • T6: Çözeltiye alma işlemi yapılmış ve suni yaşlandırma yapılmış. • T7: Çözeltiye alma işlemi yapılmış ve aşırı yaşlandırma yapılmış. • T8: Çözeltiye alma işlemi yapılmış, soğuk şekillendirilmiş ve suni yaşlandırma yapılmış. • T9: Çözeltiye alma işlemi yapılmış, suni yaşlandırma yapılmış ve soğuk şekillendirilmiş. • T10: Sıcak şekillendirme işleminden sonra soğutulmuş, soğuk şekillendirilmiş ve suni yaşlandırma yapılmış.

Alüminyum Alaşımları İçin İmal Usullerinin Uygulanma Sınırları Dövme alaşımları, bilinen tüm sıcak ve soğuk şekil verme yöntemleriyle biçimlendirilebilirler. Ekstrüzyonla üretilen profillerin çeşitliliği, özellikle dikkat çeker. Yumuşak alüminyum alaşımlarından talaş kaldırılması kolaydır. Sertleştirilmiş olanlarda takımın gördüğü direnç artmakla birlikte, yüzey kalitesi iyileşir. Otomat tezgahlarında işlenmek üzere geliştirilmiş özel kurşun katkılı alaşımlarda, en büyük kesme hızları elde edilebilir. Al-Si döküm alaşımlarının içyapılarındaki sert Si taneleri ise, takımların çabuk aşınmasına yol açar. Kaynak işleminde karşılaşılan güçlükler şunlardır: • Alüminyum oksit tabakası • Çatlama eğilimi Alüminyum ve alaşımları doğal olarak yüzeye sıkı tutunan ve 2060°C’de ergiyen bir oksit tabakası ile kaplıdır. Ana malzemenin ergitilmesi sırasında film halinde kalıntılar oluşturarak, dayanımı düşüren bu tabakanın giderilmesinde iki yol izlenebilir: • Gaz kaynağında alüminyum oksit, dekapan madde yardımıyla çözülerek, ergime sıcaklığı alüminyumunkinden

düşük olan ve sıvı metal üzerinde yüzen cürufa dönüştürülür. Yüksek kimyasal aktiviteleri ve buna bağlı olarak yarattıkları korozyon tehlikesi nedeniyle, kaynak işleminin bitiminde, dekapan artıklarının özenle temizlenmesi zorunludur.

• Argon veya helyum altındaki koruyucu gaz kaynağında (WIG, MIG), oksit tabakası genellikle ısıl iyonlaşmaya dayalı bir mekanizmayla giderilir, dekapana gerek kalmaz. Söz konusu temizleme olayının etkinliği için, iş parçası (-) kutba bağlanmalı veya alternatif akım kullanılmalıdır. Böylece Ar+ iyonlarının kaynak banyosuna çarpmasıyla, oksit tabakası parçalanır.

Alüminyum alaşımlarının kaynak dikişlerinde rastlanabilecek çatlaklar, hemen hemen sadece sıcak yırtılma sonucu, yani soğuma sırasında katılaşma aralığı geçilirken meydana gelirler. Kaynak işleminde ısı girdisinin fazlalığı (gaz kaynağı) soğuma süresinin uzamasına ve böylece çatlama eğiliminin artmasına yol açar. Kimyasal bileşime bağlı olan kaynağa elverişlilik, örneğin Al-Mg alaşımlarında giderek artan gevrek ara fazdan ötürü, Mg miktarının %5 düzeyini aşmasıyla ortadan kalkar. Al-Si döküm alaşımlarından, özellikle ötektiğe yakın bileşimlilerde, kaynak çatlakları oluşmaz. Bunun nedeni, katılaşma sırasındaki hacim değişiminin çok küçük ve dolayısıyla çatlamayı kolaylaştırıcı gerilmelerin düşük olmasıdır. Basınçlı döküm alaşımları, daha önce değinildiği gibi, aşırı çözünmüş gazların serbest hale geçmesinden dolayı kaynak edilemez. Sadece GD-AlSi12 için, sınırlı ölçüde kaynağa uygunluk söz konusudur. Çökelme sertleştirmesi uygulanan alaşımlarda ise, AlMgSi grubu ile AlZn4,5Mg1 dışında, genellikle kaynak işleminden kaçınılması veya özel önlemler alınması gerekir. MAGNEZYUM VE MAGNEZYUM ALAŞIMLARI Teknikte magnezyum alaşımlarından bugüne kadar, yüksek dayanım/yoğunluk oranının gerektirdiği ölçüde yararlanıldığı söylenemez. Bunun başlıca nedenlerinden biri, oksijene kimyasal ilgisi çok fazla olan magnezyumun ergitme, döküm ve talaşlı işlemlerinde kendiliğinden tutuşmasına karşı özel önlemler alma zorunluluğudur. Magnezyum alüminyumdan daha düşük yoğunluğa sahiptir (Tablo 1). Talaşlı işlenme kabiliyeti çok iyi olup, alaşımları öncelikle kum, kokil ve basınçlı dökümde kullanılır. Kimyasal reaksiyon eğiliminin fazlalığına karşın, yüzeyinde oluşan koruyucu tabaka, bazı hallerde korozyonu önleyebilir.

Tablo 1. Magnezyumun fiziksel ve mekanik özellikleri.

Saf Magnezyum Yerkabuğunda %1.95 gibi oldukça yüksek oranda bulunan magnezyumun, magnezit (MgCO3) ve dolomit (CaCO3.MgCO3) diye adlandırılan doğal bileşikleri, çelik endüstrisinde refrakter malzeme olarak yaygın biçimde kullanılan MgO’ya dönüştürülür. Saf magnezyumun MgCl2’den elde edilmesinde ise önemli kaynaklar, karnallit (MgCl2.KCl.6H2O) cevheri ve %0.15 Mg içeren deniz suyudur. Dünya magnezyum üretiminin yaklaşık dörtte üçü klorür karışımı ergiyiğinin elektrolizi, dörtte biri de ısıl indirgeme ve magnezyum buharının yoğuşturulmasıyla gerçekleştirilir. Kafes yapısının hegzagonal ve ikizlenme eğiliminin düşük oluşu, çok kristal halindeki magnezyuma plastik şekil verilmesini güçleştirir. Tek kristallerde %500’ün üzerindeki uzamalara ulaşıldığı halde, çok kristallerde kristallografik doğrultuları farklı ve sadece taban düzlemlerinde kayabilen taneler birbirlerini engeller. 220°C’nin üzerinde yeni kayma sistemleri harekete geçtiğinden, şekil değiştirme kabiliyeti birden artar. Dolayısıyla büyük şekil değişimleri için, bu sıcaklığın aşılması gerekir. Konstrüksiyon malzemesi olarak önem taşımayan saf magnezyum, inorganik kimya uygulamaları, metallerde oksit giderme (nikel ve alaşımları), küresel grafitli dökme demirin elde edilmesi ve alaşımlamada kullanılır. Magnezyum Alaşımları Katılaşırken kendini fazla çekmeden ötürü magnezyumda mikro gözenekler meydana gelebilir. İri taneli birincil içyapı ve şekil değişimini sınırlayan hsp kristal kafesi, sünekliğin düşük, çentik duyarlılığının yüksek olmasına yol açar. Ancak, mekanik özellikler, alüminyum ve çinko katılarak iyileştirilebilmektedir. Ayrıca mangan korozyona dayanıklılığı arttırdığından, en önemli magnezyum alaşımları, bu üç elementi de içerir. Seryum ve toryumlu alaşımlar, 300°C’ye kadar yüksek sıcaklık dayanımları ile dikkati çekerler. Zirkonyum ise, katılaşmada tane küçültücü rol oynar. Faz diyagramlarından (Şekil 1 ve 2) görüldüğü gibi, alaşımlar oda sıcaklığında çok fazlıdır. Mikroyapıda, katı çözelti ile birlikte metallerarası bileşikler de bulunur. Homojenleştirme işlemi, bu ara fazların dağılımını ve dolayısıyla mekanik özellikleri değiştirir. Özellikle dökümden sonra homojenleştirilmiş, yani çözme tavı uygulanıp hızlı soğutulmuş malzeme, süneklik açısından en iyi durumdadır.

Şekil 1. Mg-Al faz diyagramı. Şekil 2. Mg-Zn faz diyagramı (basitleştirilmiş). Şekil değişimi, tanelerin hegzagonal taban düzlemi üzerinde kayması ile gerçekleştiğinden, soğuk haddelemede belirgin bir doku ortaya çıkar ve bu durum, yeniden kristalleşme tavı ile giderilemez. Magnezyum alaşımları, yassı mamullerden daha çok döküm ve dövme parçaları ile ekstrüzyon profilleri olarak kullanılırlar. Bütün döküm teknikleri için uygun bileşimde geliştirilmiş alaşımlar, demir potada magnezyum klorür, magnezyum oksit ve kalsiyum florür içeren hamur kıvamında bir tuz örtüsü altında ergitilir. Oksit vb. kalıntıları çöktürmek üzere karıştırma işleminden sonra, ergiyiğin 850-900°C sıcaklığa aşırı ısıtılması, mekanik özellikleri iyi olan ince taneli bir döküm içyapısının elde edilmesini sağlar. Aşırı ısıtmanın diğer metallerde yaratmadığı bu etki, mevcut tüm kristal çekirdeklerin çözünmesi ve katılaşma sıcaklığında, çok sayıda yeni çekirdeğin birden oluşmasıyla açıklanmaktadır. Döküm aşamasına geçmeden, ergiyik kükürtle örtülür. Böylece, kalıba akıtma sırasında SO2 atmosferiyle çevrelenen sıvı metalin, hava ile teması ve tutuşması engellenmiş olur. Kum kalıbın ergiyikle reaksiyona girip parça yüzeyini bozması, kuma kükürt veya borik asit karıştırılarak önlenebilir. Magnezyum alaşımlarının basınçlı dökümünde kalıp ömrü, çinko ve alüminyumunkinden daha uzundur. Demir içinde çözünürlüğü çok az olan Mg, döküm kalıbını erozyona uğratmaz. Ayrıca düşük yoğunluğu nedeniyle, birim ağırlığından elde edilen parça sayısı, örneğin çinko alaşımlarıyla karşılaştırıldığında, yaklaşık bire dört oranına ulaşır. Magnezyum ve alaşımları, havada kendiliğinden hızla oluşan, gri renkli bir oksit örtüsüne sahiptirler. Ancak, kimyasal etkileri kuvvetli ortamlarda, söz konusu doğal oluşum yeterli direnci sağlayamadığı için, korozyondan koruyucu önlemler alınması zorunlu olur. Bu amaçla kullanılan en yaygın yöntem, nitrik asit ve potasyum bikarbonat karışımı ile yüzeyi dağlamaktır. Böylece parça, bronza benzer görünümde ve yüzeye iyi tutunan bir tabaka ile kaplanır. Deniz atmosferinde ayrıca boyama da gereklidir. Kaynaklar (Bu bölüm için):

1. Şefik Güleç, Ahmet Aran (Çeviri: J.Bargel, G.Schulze), “Malzeme Bilgisi Cilt II: Metal Malzeme Türleri”, TÜGAM Matbaası, 1987.

2. Ders notları, Prof. Dr. Ayşegül Akdoğan Eker. 3. Mehmet Yüksel, Cemal Meran, “Malzeme Bilgisine Giriş Cilt 2”, MMO, 2010.