Hesaplamalı Malzeme Mühendisliği ile Al-Si-Mg-X Alaşımının Geliştirilmesi, Üretimi ve Karakterizasyonu

Merkezimiz yürütücülüğünde hazırlanan proje ALPOMET, Yıldız Teknik Üniversitesi ve Gebze Teknik Üniversitesi işbirliği ile hayata geçirilmiştir.

Alüminyum alaşım grupları içerisinde Al-Si-Mg/Cu alaşımlarının payı ve önemi oldukça fazladır. Bu alaşım grubu özellikle döküm, plastik şekillendirme ve ısıl işlem proseslerine tabi tutularak üretilmekte olup son yıllarda eklemeli imalat teknolojisinde de kullanımı giderek artmaktadır. Özellikle ikincil prosesler ile özellik artışı sağlanan bu alaşımlara son yıllarda alternatif ve daha yüksek özellikler sunan alaşımların geliştirilmesi söz konusudur. Gelişen teknoloji ile mühendislik bileşenlerinden beklenen servis şartları sürekli gelişmekte ve artmaktadır. Bu kapsamda mevcut malzemelere alternatif, aday ve yeni malzemelerin geliştirilmesi söz konusu olup, gelişen teknolojinin koşulları da bunu tetiklemektedir.

Yeni malzemelerin geliştirilmesinde deneysel ve numerik olmak üzere iki farklı yol bulunmaktadır. Son yıllarda küresel pazarda malzeme geliştirme çalışmaları ağırlıkla numerik olarak gerçekleştirilmektedir. Numerik çalışmalarda CALPHAD metodolojisi öne çıkmakta olup hesaplamalı malzeme mühendisliği teknolojileri kullanılmaktadır. Hesaplamalı malzeme mühendisliği teknolojilerinde güvenilir termodinamik ve termokinetik veriler kullanılarak sıcaklık ve süre fonksiyonları ile malzeme özellikleri elde edilmektedir. 

Yürütülen bu projede geleneksel ve ileri üretim teknolojilerinde (döküm ve eklemeli imalat vb.) sıkça kullanılmakta olan Al10SiMg/Cu alaşımlarına alternatif ve aday alaşım geliştirilmesi hedeflenmektedir. Al-Si-Mg/Cu alaşımına Geçiş Metallerinin (Er, Nb ve Ag) ilavesi üzerine çalışılacaktır. Alaşım geliştirme çalışmaları hesaplamalı malzeme mühendisliği teknolojilerinden Thermo-Calc yazılımı kullanılarak gerçekleştirilecektir. Al-Si-Mg/Cu-X alaşımının kimyasal kompozisyon oranlarına göre sıcaklık ve süreye bağlı olarak malzeme özellikleri simüle edilecektir.

Optimum kimyasal kompozisyon oranı belirlenen alaşımın indüksiyon ergitme sistemi kullanılarak metal kalıba döküm yöntemi ile üretimi gerçekleştirilecektir. Üretilen alaşımın kimyasal kompozisyon oranı, kristal yapısı, mikroyapısı ve mekanik özellikleri karakterize edilecektir. Kritik dönüşüm sıcaklıkları hesaplamalı malzeme mühendisliği ile belirlenen alaşımın ısıl işlem prosesi (çözeltiye alma, su verme ve yaşlandırma) simüle edilerek deneysel çalışmaları yapılacaktır. Isıl işlem sonrasında elde edilen kristal yapı, mikroyapı ve mekanik özellikleri mevcut katkısız alaşım ile karşılaştırılacaktır.

Elde edilen sonuçlar doğrultusunda hem Türkçe literatüre hem de ticari pazara katkı sağlanılması amaçlanmaktadır.

1.000.000 TL bütçeli projenin 2024 yılında faaliyetlerine başlanmıştır ve 2026’da bitmesi planlanmaktadır.