EFFECT OF ADDING REARE EARTH ELEMENTS TO Mg-Ca BASE ALLOY ON CORROSION AND MECHANICAL BEHAVIOUR

Abstract

ABSTRACT

Todays, light weight structure materials are the most important issue for the automotive and aerospace industry because of the rising environment problems such as CO2 emission and efficient of energy consumption. (Mg) alloys can be the best alternative metallic materials which has both lower density and higher weight per density value than steel and aluminum. However, the main challenge of Mg material is the manufacturing process containing higher melting temperature than the its rival metals and extreme formability behavior due to the hexagonal structure. In this study, AZ31 and modified AZ31-x% (wt.) Ca, AZ31-x% (wt.) Ca-Ce alloys are produced. Homogenization was carried out at 400 °C for 24 hours after casting. Afterwards, slabs were removed from the homogenized logs to be 12x36x100mm. The slabs with an initial wall thickness of 12 mm were rolled at three different 1.5 m/min, 4.7 m/min and 10 m/min rolling speeds at 400 °C for each deformation rate with 15% deformation rate per pass. Optical microscope, SEM and XRD examinations of homogenized materials were performed to determine the relationship between rolling capacity and microstructure. The microstructure of sheet materials that pass the rolling process and have a wall thickness of 2 mm was examined by optical microscope, SEM and the strength of the macro texture was measured using XRD. Besides, macro-hardness from mechanical tests test (HB) and tensile test at room temperature. In addition, potentio-dynamic and immersion corrosion tests were carried out in the 3.5% NaCl medium of the sheet material. In addition, abrasion tests were carried out at room temperature in a forward and backward direction in a dry environment. It has been observed that deformation amount per pass and different rolling speeds cause differences in grain size, twinning fraction and dispersion and size of sediments. The effects of the addition of alloying elements and microstructure properties on mechanical properties, corrosion resistance and wear behavior are examined.

ÖZET

Günümüzde, CO2 emisyonu ve enerji tüketiminin verimli olması gibi artan çevre sorunları nedeniyle hafif yapı malzemeleri otomotiv ve havacılık endüstrisi için en önemli konudur. Magnezyum (Mg) alaşımları, yoğunluk değeri başına çelik ve alüminyumdan daha düşük yoğunluk ve daha yüksek ağırlığa sahip en iyi alternatif metalik malzemeler olabilir. Bununla birlikte, Mg malzemesinin ana zorluğu, rakip metallerden daha yüksek erime sıcaklığı ve altıgen yapıdan dolayı aşırı şekillendirilebilirlik davranışı içeren üretim işlemidir. Bu çalışmada, AZ31 ve modifiye edilmiş AZ31-x% (ağ.) Ca, AZ31-x (ağ.) Ca-Ce alaşımları üretilmektedir. Homojenizasyon dökümden sonra 24 saat boyunca 400 ° C'de gerçekleştirildi. Daha sonra, plakalar homojenleştirilmiş kütüklerden 12x36x100mm olacak şekilde çıkarıldı. Başlangıç et kalınlığı 12 mm olan levhalar, geçiş başına % 15 deformasyon oranı ile her bir deformasyon oranı için 400 °C'de üç farklı 1.5 m/dak, 4.7 m/dak ve 10 m/dak haddeleme hızında haddelenmiştir. Homojenize malzemelerin optik mikroskop, SEM ve XRD incelemeleri haddeleme kapasitesi ve mikroyapı arasındaki ilişkiyi belirlemek için yapılmıştır. Haddeleme işleminden geçen ve et kalınlığı 2 mm olan saç malzemelerinin mikro yapısı optik mikroskop, SEM ile incelenmiş ve makro doku mukavemeti XRD kullanılarak ölçülmüştür. Ayrıca, mekanik testler testinden (HB) makro sertlik ve oda sıcaklığında çekme deneyi. Ayrıca, sac malzemenin% 3.5 NaCl ortamında potansiyodinamik ve daldırma korozyon testleri yapıldı. Ayrıca, kuru bir ortamda aşınma testleri oda sıcaklığında ileri ve geri yönde gerçekleştirilmiştir. Geçiş başına deformasyon miktarının ve farklı yuvarlanma hızlarının tane büyüklüğü, ikizlenme fraksiyonu ve çökeltilerin dağılımı ve büyüklüğü bakımından farklılıklara neden olduğu gözlenmiştir. Alaşım elementleri ve mikroyapı özelliklerinin eklenmesinin mekanik özellikler, korozyon direnci ve aşınma davranışı üzerindeki etkileri incelenmiştir.

ACKNOWLEDGMENT

I would like to reveal my major thanks of gratitude to my advisor Prof. Dr. Hayrettin AHLATCI who gave me the glorious moment for the extended support of my Ph.D. research and detailed analysis, for his perseverance, interest, and tremendous insight. I am absolutely grateful to him. Besides my advisor, I would like to