Ekstrüzyonların mekanik özellikleri beklendiği gibi değilse, genellikle kütüğün başlangıç bileşimine veya ekstrüzyon/yaşlandırma koşullarına odaklanılır. Homojenizasyonun kendisinin bir sorun olup olmadığını sorgulayan çok az kişi vardır. Aslında, homojenizasyon aşaması yüksek kaliteli ekstrüzyonlar üretmek için çok önemlidir. Homojenizasyon aşamasının düzgün bir şekilde kontrol edilememesi şunlara yol açabilir:
●Artan atılım basıncı
●Daha fazla kusur
●Anotlama sonrası çizgi dokuları
●Daha düşük ekstrüzyon hızı
●Zayıf mekanik özellikler
Homojenizasyon aşamasının iki temel amacı vardır: demir içeren metaller arası bileşiklerin rafine edilmesi ve magnezyum (Mg) ve silisyumun (Si) yeniden dağıtılması. Kütüğün homojenizasyon öncesi ve sonrası mikro yapısı incelenerek, kütüğün ekstrüzyon sırasında iyi performans gösterip göstermeyeceği tahmin edilebilir.
Kütük Homojenizasyonunun Sertleşmeye Etkisi
6XXX ekstrüzyonlarında, mukavemet, yaşlandırma sırasında oluşan Mg ve Si açısından zengin fazlardan gelir. Bu fazların oluşabilmesi, yaşlandırma başlamadan önce elementlerin katı çözeltiye yerleştirilmesine bağlıdır. Mg ve Si'nin sonunda katı çözeltinin bir parçası haline gelmesi için, metalin 530 °C'nin üzerindeki sıcaklıklarda hızla soğutulması gerekir. Bu noktanın üzerindeki sıcaklıklarda, Mg ve Si doğal olarak alüminyuma çözünür. Ancak ekstrüzyon sırasında metal bu sıcaklığın üzerinde yalnızca kısa bir süre kalır. Tüm Mg ve Si'nin çözünmesini sağlamak için Mg ve Si parçacıklarının nispeten küçük olması gerekir. Ne yazık ki, döküm sırasında Mg ve Si, nispeten büyük Mg₂Si blokları halinde çökelir (Şekil 1a).
6060 külçe için tipik bir homojenizasyon döngüsü 2 saat boyunca 560 °C'dir. Bu işlem sırasında, külçe uzun süre 530 °C'nin üzerinde kaldığı için Mg₂Si çözünür. Soğutulduğunda çok daha ince bir dağılımla tekrar çökelir (Şekil 1c). Homojenizasyon sıcaklığı yeterince yüksek değilse veya süre çok kısaysa, bazı büyük Mg₂Si parçacıkları kalır. Bu durumda, ekstrüzyon sonrası katı çözelti daha az Mg ve Si içerir ve bu da yüksek yoğunlukta sertleştirici çökeltilerin oluşmasını imkansız hale getirir ve bu da mekanik özelliklerin azalmasına yol açar.
Şekil 1. Cilalı ve %2 HF ile aşındırılmış 6060 kütüklerin optik mikrografileri: (a) döküm halinde, (b) kısmen homojenleştirilmiş, (c) tamamen homojenleştirilmiş.
Demir İçeren İntermetaliklerde Homojenizasyonun Rolü
Demir (Fe), mukavemetten ziyade kırılma tokluğu üzerinde daha büyük bir etkiye sahiptir. 6XXX alaşımlarında, döküm sırasında Fe fazları β fazı (Al₅(FeMn)Si veya Al₈.₉(FeMn)₂Si₂) oluşturma eğilimindedir. Bu fazlar büyük, köşelidir ve ekstrüzyonu engeller (Şekil 2a'da vurgulanmıştır). Homojenizasyon sırasında ağır elementler (Fe, Mn vb.) difüze olur ve büyük köşeli fazlar daha küçük ve yuvarlak hale gelir (Şekil 2b).
Sadece optik görüntülerden çeşitli fazları ayırt etmek zordur ve bunları güvenilir bir şekilde ölçmek imkansızdır. Innoval'da, kütük homojenizasyonunu, kütükler için %α değeri sağlayan dahili özellik tespiti ve sınıflandırma (FDC) yöntemimizi kullanarak ölçüyoruz. Bu, homojenizasyonun kalitesini değerlendirmemizi sağlıyor.
Şekil 2. Kütüklerin (a) homojenizasyondan önce ve (b) sonra optik mikrografileri.
Özellik Algılama ve Sınıflandırma (FDC) Yöntemi
Şekil 3a, taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile analiz edilen cilalı bir numuneyi göstermektedir. Daha sonra, Şekil 3b'de beyaz görünen intermetalikleri ayırmak ve tanımlamak için gri tonlamalı bir eşikleme tekniği uygulanmıştır. Bu teknik, 1 mm²'ye kadar alanların analizine olanak tanır; yani aynı anda 1000'den fazla bireysel özellik analiz edilebilir.
Şekil 3. (a) Homojenize edilmiş 6060 kütüğünün geri saçılmış elektron görüntüsü, (b) (a)'dan belirlenen bireysel özellikler.
Parçacık Bileşimi
Innoval sistemi, Oxford Instruments Xplore 30 enerji dağılımlı X-ışını (EDX) dedektörü ile donatılmıştır. Bu dedektör, belirlenen her noktadan EDX spektrumlarının hızlı ve otomatik olarak toplanmasını sağlar. Bu spektrumlardan parçacık bileşimi belirlenebilir ve bağıl Fe:Si oranı çıkarılabilir.
Alaşımın Mn veya Cr içeriğine bağlı olarak, başka ağır elementler de eklenebilir. Bazı 6XXX alaşımları için (bazen önemli miktarda Mn içeren), (Fe+Mn):Si oranı referans olarak kullanılır. Bu oranlar daha sonra bilinen Fe içeren intermetaliklerin oranlarıyla karşılaştırılabilir.
β-fazı (Al₅(FeMn)Si veya Al₈.₉(FeMn)₂Si₂): (Fe+Mn):Si oranı ≈ 2. α-fazı (Al₁₂(FeMn)₃Si veya Al₈.₃(FeMn)₂Si): oran ≈ 4–6, bileşime bağlı olarak. Özel yazılımımız bir eşik değeri belirlememize ve her parçacığı α veya β olarak sınıflandırmamıza, ardından mikro yapı içindeki konumlarını haritalamamıza olanak tanır (Şekil 4). Bu, homojenleştirilmiş kütükteki dönüştürülmüş α'nın yaklaşık yüzdesini verir.
Şekil 4. (a) α ve β olarak sınıflandırılmış parçacıkları gösteren harita, (b) (Fe+Mn):Si oranlarının saçılım grafiği.
Veriler Bize Neler Söyleyebilir?
Şekil 5, bu bilginin nasıl kullanıldığına dair bir örneği göstermektedir. Bu durumda, sonuçlar belirli bir fırında homojen olmayan bir ısıtma olduğunu veya muhtemelen ayar noktası sıcaklığına ulaşılamadığını göstermektedir. Bu tür durumları doğru bir şekilde değerlendirmek için, bilinen kalitede hem test kütüğü hem de referans kütüğü gereklidir. Bunlar olmadan, ilgili alaşım bileşimi için beklenen %α aralığı belirlenemez.
Şekil 5. Zayıf performans gösteren bir homojenizasyon fırınının farklı bölümlerindeki %α'nın karşılaştırılması.
Gönderi zamanı: 30 Ağustos 2025
