1050a, 3003, 3105, 5005 Alüminyum Alaşımlarının Çift Merdaneli Döküm Yöntemiyle Levha Şeklinde İmalatı Ve Mikroyapılarının İncelenmesi

(1)

İSTANBUL TEKNİ K ÜNİ VERSİ TESİ  FEN Bİ Lİ MLERİ ENSTİ TÜS Ü

1050A, 3003, 3105, 5005 ALÜMİ NYUM ALAŞIMLARI NI N Çİ FT MERDANELİ DÖKÜM YÖNTE Mİ YLE LEVHA ŞEKLİ NDE İ MALATI

VE Mİ KROYAPI LARI NI N İ NCELENMESİ

YÜKSEK Lİ SANS TEZİ Ma ki na Müh. Al pasl an ÜNAL

MAYI S 2005

Anabili m Dalı : İ NŞAAT MÜHENDİ SLİ Ğİ Progra mı : İ MALAT

(2)

İSTANBUL TEKNİ K ÜNİ VERSİ TESİ  FEN Bİ Lİ MLERİ ENSTİ TÜS Ü

1050A, 3003, 3105, 5005 ALÜMİ NYUM ALAŞIMLARI NI N Çİ FT ME RDANELİ DÖKÜM YÖNTE Mİ YLE LEVHA ŞEKLİ NDE İ MALATI

VE Mİ KROYAPI LARI NI N İ NCELENMESİ

YÜKSEK Lİ SANS TEZİ Ma ki na Müh. Al pasl an ÜNAL

(503001304)

MAYI S 2005

Tezi n Enstit üye Veril diği Tari h : 9 Mayı s 2005 Tezi n Savunul duğu Tari h : 31 Mayı s 2005

Tez Danı ş manı : Doç. Dr. Cengi z T. BODUR (İ. T. Ü.)

Di ğer Jüri Üyel eri : Yrd. Doç. Dr. Turgut GÜL MEZ (İ. T. Ü.) Yrd. Doç. Dr. Kürşat KAZ MANLI (İ. T. Ü.)

(3)

ÖNS ÖZ

Bu çalış mada, çift mer daneli l evha dökü m yönt e mi yl e 1050 A, 3003, 3105, 5005 al ümi nyu m al aşı mları nı n l evha hali ne getiril mesi ve i şl e m esnası nda 1050A, 3003, 3105, 5005 al ü mi nyu m alaşı mları nı n t ane yapıl arı i ncel en mi ştir.

Yüksek lisans t ezi min hazırlanması nda yar dı mları ve dest eği yl e her za man yanı mda ol an saygı değer hoca m Doç. Dr. Cengi z T. Bodur’a t eşekkürl eri mi sunuyoru m. Bu çalış manı n yür üt ül mesi esnası nda gerekli i mkanl arı sağl ayan Tekni k Al ü mi nyu m San. A. Ş. yöneti cileri ne, deneyl eri n ve met al ografi k i ncel e mel eri n yapıl ması sırası nda bana yardı mlarını esirge meyen Burcu Kavaklı oğl u’na teşekkür ederi m.

(4)

İ Çİ NDEKİ LER TABLO Lİ STESİ v ŞEKİ L Lİ STESİ vı ÖZET vııı SUMMARY ıx 1. Gİ Rİ Ş 1

2. ALÜMİ NYU MA BAKI Ş 2

2. 1 Al ümi nyu mun Tari hçesi 2

2. 2 Al ümi nyu mun Genel Özelli kl eri 3

2. 3 Al ümi nyu m ve Alaşıml arı 7

2. 4 Al ümi nyu m Al aşı mları nı n Sı nıflandırıl ması 10

2. 4. 1 İşle m al aşı mları 10

2. 4. 2 Al ü mi nyu m dökü m al aşı mları 13

2. 5 Al ümi nyu m Al aşı m El e mentl eri ni n Et kileri 15

2. 6 Al ümi nyu mun Kull anı m Al anl arı ve Uygul amal arı 18

3. ALÜMİ NYUM VE ALAŞI MLARI NI N DÖKÜMÜ 22

3. 1 Al ümi nyu mun Üretimi 22

3. 2 Al ümi nyu m Levha Üreti minde Kull anılan Dökü m Yönt e mleri 27

3. 2. 1 Direk soğut malı sürekli i ngot dökü mü yönt eml eri 27

3. 2. 2 Sürekli i nce sl ab dökü mü yönt e mi 29

3. 2. 3 Çift mer daneli sürekli al ümi nyu m l evha dökü m yönt e mi 33

3. 3 Dökü m Kalit esi ni Et kil eyen Para metrel er 37

3. 3. 1 Sı caklı k 37

3. 3. 2 Dökü m hı zı 37

3. 3. 3 Dökü m dudağı ( ti p ) ve dökü m aralı k ekseni 37

3. 3. 4 Besl e me kut usu ( head- box ) met al sevi yesi 37

3. 3. 5 Tane i ncelt me 38

3. 3. 6 Dökü m mer danel eri 38

3. 3. 7 Dökü m dudağı ( ti p ) 38

3. 3. 8 Gr afit püskürtme 39

3. 4 Dökü m Sırası nda Karşıl aşıl an Pr obl e ml er 39

3. 4. 1 Yapı ş ma 39

(5)

3. 4. 3 Ti pt e yerel don ma 40

3. 4. 4 Met al besl e me yet ersi zli ği 40

3. 4. 5 Kenar don ma sı 40

3. 4. 6 Eğrili k 40

3. 4. 7 Yüzey dal gacı kl arı 41

3. 4. 8 Sı cak deli k 41

3. 4. 9 Kaba t ane yapısı 41

3. 4. 10 Gaz boşl uğu 41

4. DENEYSEL ÇALI ŞMA 42

4. 1 Kull anıl an Mal zemel er 42

4. 2 Nu munel eri n Dökü m Para met rel eri 44

4. 3 Mikr oyapı Kar akt eri zasyonu 45

4. 3. 1 Opti k mi kr oskop i ncel e mel eri 45

4. 3. 1. 1 Paral el kesit i ncel e mesi 46

4. 3. 1. 2 Di k kesit i ncel e mesi 52

5. SONUÇLAR VE TARTI Ş MA 60

KAYNAKLAR 64

(6)

TABLO Lİ STESİ

Sayf a No Tabl o 2. 1 : Haddeden geçiril miş ti cari ve rafi ne al ü mi nyu mun mekani k

değerl eri... 5 Tabl o 2. 2 : Al ü mi nyu m ve al aşı mları nı n AA st andar dı na göre göst eriliş

bi çi mleri... 11 Tabl o 2. 3 : Al ü mi nyu m dökü m al aşı mları nı n gösterilişi... 14 Tabl o 2. 4 : Al ü mi nyu m özelli kl eri ne ve mal ze me şekli ne bağlı ol arak ana

sekt örlerde kullanı mı... 20 Tabl o 2. 5 : Al ü mi nyu mun çeşitli uygul a mal ar da avant aj ve dezavant ajl arı... 21 Tabl o 3. 1 : Bazı met alleri n biri ncil ve i ki ncil kaynakl ar dan üreti mleri i çin gerekli

ol an t er mal enerjil er... 25 Tabl o 3. 2 : Sürekli l evha dökü m yönt e mi yl e üretilen al ü mi nyu m al aşı mları... 36 Tabl o 3. 3 : Sürekli l evha dökü m t ekni ği ni n avant ajl arı ve dezavant ajl arı... 36 Tabl o 4. 1 : Deneyde kullanıl an al aşı mları n EN ( Eur opean Nor m ) st andart

bil eşi mleri... 43 Tabl o 4. 2 : Deneyde kullanıl an al aşı mları n spekt ral anali z sonuçl arı... 43 Tabl o 4. 3 : Dökü m para met rel eri... 44

(7)

ŞEKİ L Lİ STESİ

Sayf a No Şekil 2. 1 : Alümi nyu mun al aşı m el e mentl eri yl e çeşitli kombi nasyonl arı nda

yapıl an al aşı mları nı n şemati k göst eri mi... 9

Şekil 3. 1 : Alümi nyu m elektroliz hücresi... 23

Şekil 3. 2 : Biri ncil al ümi nyu mun üreti m safhaları... 24

Şekil 3. 3 : Ti pi k bir düşey direk soğut malı sürekli i ngot dökü m siste mi... 28

Şekil 3. 4 : Yat ay direk soğut malı sürekli i ngot dökü m sist e mi... 29

Şekil 3. 5 : Alusuisse sürekli i nce dökü m siste mi... 30

Şekil 3. 6 : Alusuisse yönt e mi yl e i nce sl ab dökümü ve sıcak haddel e meyi içeren ti pi k yerleşi m düzeni... 31

Şekil 3. 7 : Hazel ett i nce sl ab dökü m yönt e mi şeması... 32

Şekil 3. 8 : Çift mer dane dökü m maki nası nı n şemati k gör ünü mü... 34

Şekil 3. 9 : Dökü m merdanel eri ve sı vı met al besle me siste mi ni n şe mati k göst eri mi... 34

Şekil 3. 10 : Sı vı met ali n ti p ucundan çı karak dökü m mer danel eri arası nda katılaş ması... 35

Şekil 4. 1 : 1050A al ümi nyu m al aşı mını n dökü m yönüne paral el ol an kesidi ni n üst yüzeye yakı n ol an kı s mı... 46

Şekil 4. 2 : 1050A al ümi nyu m al aşı mını n dökü m yönüne paral el ol an kesidi ni n mer keze yakı n ol an kı s mı... 47

Şekil 4. 3 : 1050A al ümi nyu m al aşı mını n dökü m yönüne paral el ol an kesidi ni n alt yüzeye yakı n ol an kı s mı... 47

Şekil 4. 4 : 3003 al ümi nyu m al aşı mını n dökü m yönüne paral el ol an kesi dini n üst yüzeye yakı n ol an kı s mı... 48

Şekil 4. 5 : 3003 al ümi nyu m al aşı mını n dökü m yönüne paral el ol an kesi dini n mer keze yakı n ol an kı s mı... 48

Şekil 4. 6 : 3003 al ümi nyu m al aşı mını n dökü m yönüne paral el ol an kesi dini n alt yüzeye yakı n ol an kı s mı... 49

Şekil 4. 9 : 3105 al ümi nyu m al aşı mını n dökü m yönüne paral el ol an kesi dini n alt yüzeye yakı n ol an kı s mı... 50

(8)

Şekil 4. 12 : 5005 al ümi nyu m al aşı mını n dökü m yönüne paral el ol an kesi dini n alt yüzeye yakı n ol an kı s mı... 52 Şekil 4. 13 : 1050A al ümi nyu m al aşı mını n dökü m yönüne di k ol an kesi di nin üst

yüzeye yakı n ol an kıs mı... 53 Şekil 4. 14 : 1050A al ümi nyu m al aşı mını n dökü m yönüne di k ol an kesi di nin

mer keze yakı n ol an kıs mı... 53 Şekil 4. 15 : 1050A al ümi nyu m al aşı mını n dökü m yönüne di k ol an kesi di nin alt

yüzeye yakı n ol an kıs mı... 54 Şekil 4. 16 : 3003 al ümi nyu m al aşı mını n dökü m yönüne di k ol an kesi di ni n üst

yüzeye yakı n ol an kıs mı... 54 Şekil 4. 17 : 3003 al ümi nyu m al aşı mını n dökü m yönüne di k ol an kesi di ni n

mer keze yakı n ol an kı s mı... 55 Şekil 4. 18 : 3003 al ümi nyu m al aşı mını n dökü m yönüne di k ol an kesi di ni n alt

mer keze yakı n ol an kı s mı... 56 Şekil 4. 21 : 3105 al ümi nyu m al aşı mını n dökü m yönüne di k ol an kesi di ni n alt

mer keze yakı n ol an kı s mı... 58 Şekil 4. 24 : 5005 al ümi nyu m al aşı mını n dökü m yönüne di k ol an kesi di ni n alt

(9)

1050 A, 3003, 3105, 5005 ALÜMİ NYUM ALAŞI MLARI NI N Çİ FT ME RDANELİ DÖKÜM YÖNTE Mİ YLE LEVHA Ş EKLİ NDE İ MALATI VE Mİ KROYAPI LARI NI N İ NCELENMESİ

ÖZET

Al ü mi nyu m endüstrisi nde çift mer daneli dökücül er yakl aşı k 50 seneden beri kull anıl makt adır. Bu çalış mada çift mer daneli dökü m yönt e mi ni n daha i yi anl aşılabil mesi a macı yl a il k ol arak al ümi nyu m ve al aşı mları nı n genel özelli kl eri anl atıl dı ve al ümi nyu m al aşı mları nı n hangi al anlarda kull anıl dı ğı nda dair bil gil er veril di. Bu bil gil er den sonr a al ü mi nyu m al aşı mları nı n dökü m yönt e ml eri hakkı nda bil giler veril di. Çift merdaneli dökü m yönt e mi ile di ğer dökü m yönt e mleri t anıtılı p avant ajları ve dezavantajları hakkı nda bil giler veril di. Bu dökü m yönt e mi nde katılaş ma ve sı cak haddel e me i şl e mi t ek bir operasyonl a gerçekl eştirilir ve ür eti m düşük mali yetlerde gerçekl eştirilir. Ayrı ca yüksek katılaş ma hı zl arı söz konusu ol duğundan, l evhal arda kol onsal ve eşeksenel böl gel erl e karakt eri ze edil en i nce taneli met al urji k yapıl ar el de edil ebil mekt edir. Çi ft mer daneli dökü m kalitesi ni et kil eyen f akt örl eri n neler ol duğu ve bunl arı n dökü m kalit esi ni hangi yönde et kileyeceği hakkı nda bil giler veril di ve çift mer daneli dökü m yönt e mi nde karşılaşılan probl e mler anl atıl dı.

Deneysel ol arak yapıl an çalış mada, çift mer daneli dökü m yönt e mi yle üretil miş 1050A, 3003, 3105, 5005 al ümi nyu m al aşı mları nı n dökü m yönüne paral el ve di k kesitl erde 3 böl gesi i ncel en mi ştir. Çalış ma s onucunda t ane yapıl arı ve boyutl arı hakkı nda bil giler verilmi ş ve bunl arı n mal zeme ni n özelli kl eri ni nasıl et kiledi ği anl atıl mıştır. El de edil en sonuçl ar gel eneksel dökü m yönt e mleri ndeki yapıl arla da karşılaştırıl mıştır. Sonuçlara bakıl dı ğı nda gel eneksel D. C i ngot ve sı cak haddel e me ile el de edil en mi kr oyapı il e çift mer daneli döküm yönt e mi yl e el de edil en mi kr oyapı ol dukça farklı dır. Hı zlı katılaş ma sonucunda l evhadaki pri mer bil eşenl eri n boyut unda azal ma var dır. Gel eneksel dökü m yönt e mleri yl e karşılaştırıl dı ğı nda çift mer daneli dökü mde daha i nce t aneli yapıl ar el de edil miş dol ayısı yl a mekani k özelli kl erde i yileş me gör ül ecektir.

(10)

PRODUCTI ON OF 1050 A, 3003, 3105, 5005 ALU MI NU M S HEET ALLOYS BY T WI N ROLL CASTI NG METHOD AND I NVES TI GATI ON OF THEI R MI CROS TRUCTURES

SUMMARY

Twi n r oll cast ers have been used f or al most 50 years i n t he al u mi nu m i ndustr y. For underst andi ng t he t wi n r oll casti ng pr ocess much bett er, t he co mmon pr operti es of al u mi nu m and al u mi num all oys have been descri bed and an i nf or mati on has been gi ven about i n whi ch fi el d we use al u mi nu m alloys. Aft er t hat, casti ng met hods of al u mi nu m all oys have been descri bed. Twi n r oll casti ng and ot her casti ng met hods have been descri bed and an i nf or mati on has been gi ven about t he advant ages and di sadvant ages of t he me t hods. As t wi n r oll casting co mbi nes s oli difi cation and hot rolli ng i nt o a si ngl e operati on, t he pr ocess r equires l o w oper ati onal cost. Al so, because of t he hi gh s oli difi cati on r at e att ai ned i n t he pr ocess, t he t hi n stri ps pr oduced have a r efi ned met all ur gical struct ure, charact eri zed by col u mnar and equi axed zones wi t h fi ne i nt er met alli c parti cl es. The f act ors t hat affect t he qualit y of casti ng and ho w t hey affect t he qualit y and al so t he pr obl e ms i n t he pr ocess have been t ol d.

In t he experi ment, 3 zones r el at ed wi t h t he cr oss secti on of t he r olli ng and t ransverse directi on of t he 1050 A, 3003, 3105, 5005 al u mi nu m all oys t hat have been pr oduced by t wi n r oll casti ng met hod have been i nvesti gated. I n t he concl usi on, struct ur e and si zes of t he gr ai ns and t heir i nfl uences have been descri bed. The obt ai ned r esult s have been co mpar ed wi th t he conventi onal casting met hods. The mi cr ostruct ure of t he t wi n r oll casti ng met hod i s consi derabl y different t o t hat obt ai ned fr o m t he conventi onal direct chill i ngot and hot mill met hod. The r api d s oli difi cati on r at e reduces t he si ze of any pr i mar y constit uent s i n t he stri p. Co mpar ed wi t h c onventi onal mat eri al, fi ner parti cl es have been seen, consequentl y bett er mechani cal pr operti es wi ll be obt ai ned.

(11)

1. Gİ Rİ Ş

Günü müzde kull anı m yerleri ne ve a macı na göre hafif ol an aynı za manda mekani k özelli kl eri yüksek sevi yede ol an met allere ve al aşı mlara ol an gereksi ni m art mıştır. Bu sebept en dol ayı dır ki al ümi nyu m ve al aşı mları endüstri yel al anda büyük öne m kazan mıştır.

Al ü mi nyu m geçen 100 yıl süresi nce, bul unuş t ari hi bi nl erce yıl öncesi ne dayanan de mir ve bakır gi bi met alleri n kull anıl ma hı zı ndan çok daha büyük bir kull anıl ma hı zı ile en çok kull anılan met allerden biri konu muna gel miştir. Al ümi nyu m al aşı mları nı n kor ozyona karşı mukave meti ve son derece sağl a m ol ması, kol ay işlenebil me özelli kl eri gi bi avant ajları al ümi nyumun kull anı mını n neden bu kadar büyük bir hı zl a yayıl dı ğını n sorusuna verilecek cevapl ardan biri dir.

Al ü mi nyu m al aşı mlandırıl ması sonucunda döküm endüstrisi kur ul muş ve 1915‟t en sonra hı zlı bir şekil de ilerle me kaydet miştir. Al ü mi nyu m dökü m al aşı mları birçok dökü m met odl arı na karşı adapt e ol muşt ur ve di ğer yaygı n ol arak bili nen met all ere nazaran düşük dökü m sı caklı ğı ve yoğunl uğa sahiptirler.

Bu çalış mada al ümi nyum l evhal arı n üretil di ği çift mer daneli sürekli dökü m yönt e mi araştırıl mıştır. Bu yönt eml e al ümi nyu m l evha üreti minde a maç; üst ün me kani k ve fizi ksel özelli kl ere sahip, mali yeti düşük sürekli yassı l evha üreti m pr osesi ni geliştir mektir.

Dökü m l evhası nı n başl angı ç mi kr oyapısı nı bil mek s onradan uygul anacak olan soğuk haddel e me ve ı sıl işl e m pr osesl eri ni n opti mu m bi r şekil de gerçekl eştirilebil mesi i çi n öne mli dir. Bu çalış manın a macı çift mer daneli dökü m yönt e mi yl e üretilmi ş 1050 A,

3003, 3105, 5005 al ü mi nyu m al aşı mları nı n l evha hali ne getiril mesi, mi kr oyapıl arı nı n i ncel eni p tane yapıları nı n mal ze meni n özelli kl eri ne nasıl et ki etti ği ni araştırma ktır.

(12)

2. ALÜMİ NYUMA BAKI Ş

2. 1 Al ümi nyu mun Tarihçesi

Al ü mi nyu m, 150 seneye yakı n mazi si ve t ekni k özelli kl eri ni n getirdi ği üst ünl ükl er nedeni yl e dünyada ve ül ke mi zde gi derek daha çok kull anılır dur uma gel miştir. Tüketi mde al ümi nyu m ve al aşı mları nı n de mir-çeli k il e mukayese edil ecek dur u ma gel mesi, son yıllarda elektri k, ki mya, tı p, uçak, i nşaat ve ot omoti v sanayii nde ve bunl arı n yan koll arı nda her geçen gün art an bir şekil de kull anıl ması, al ümi nyu mun öne mi ni günden güne arttır makt adır.

1807 yılı nda Sir Davy alü mi nada oksijene bağlı bir met ali n varlı ğı nı t ahmi n et miştir. Al ü mi nani n el ektrolizi nde de mir kat od kull anıldı ğı i çi n de mir-al ümi nyu m al aşı mı el de et miş, al ümi nyu mu ayıra ma mı ştır. 1821 yılı nda M. Pi erre Bert hier Güney Fransa‟da Les Baux kasabası nda boksit madeni ni bul muşt ur. 1825 yılı nda Dani mar kalı fi zi kçi Christian Oerst ed, al ümi nyu mu susuz al ümi nyu m kl or ür den kalsi yum a mal ga mı ile redükl eyerek il k met ali k alü mi nyu mu üret miştir [1].

1850- 1860 yıll arı arasında Fr ansı z araştırı cı Henr y Sai nt e- Cl ari e De vill e 3. Napol yon‟ un maddi dest eği il e endüstri yel alü mi nyu mun kazanıl ması na t e mel adı mları at mıştır. 1855 yılı nda, Deville t arafı ndan il k ol arak üretilen al ümi nyu m Paris‟te bir fuarda teşhir edil miştir [1].

1866 moder n al ümi nyum endüstrisi ni n doğu m yılı ol muşt ur. Fransa‟da Paul T. Her oult ve Ameri ka‟da Charl es Marti n Hall birbirleri nden bağı msı z ol arak kri yolite çözün müş al ümi nanı n el ektroliti k parçal anması il e il gili pat ent al mışl ardır. Günü müzde büt ün cevher den al ümi nyu m üret en t esisler bu pat ent e göre üreti m yap makt adırlar. 1887- 1888 yılları nda Her oult İsvi çre fir ması Met all urgischen Gesellschaft il k el ektroliz t esisi ni kur uşt ur. Daha sonra bu fir ma Al man Edi son Gesellschaft fir ması il e birleş miştir. 1887- 1892 tari hl eri arası nda K. J Bayer kendi is mi il e anıl an Bayer pr osesi nde (al ümi na ür eti mi) il k pat enti al mıştır.

(13)

Al ü mi nyu m boksit cevherleri nden üreti mini n geliştiril mesi nden sonra alü mi nyu m hı zl a endüstri de kullanılma ya başl anmıştır.

1889 yılı nda mutfak eşyal arı nda kull anıl mştır. 1891 yılı nda ge mi i nşaatı nda (yatlarda) kull anıl mıştır. 1892 yılı nda havacılı k sekt öründe kull anı mına başlanmıştır. 1905 yılı nda al ümi nyum dökü mden ti cari mot or üretil meye başl anmı ştır. 1906 yılı nda i se yüksek mukave metli sertleşebilir dural ümi n ( Al - Cu- Mg ) keşfedil miştir. 1910 yılı nda bant haddel e me il e f ol yo üreti mine başl anmış, 1918‟ de sertleşebilir kor ozyona karşı Al - Mg- Si al aşı mları geliştiril miştir. Bundan s onr aki yıll ar da konser ve kut ul arda, bor u yapı mları nda süt kapakl arı nda köpr ü i nşaatl arda kull anıl mış, 1960 yılı ndan günü müze kadar i se mot or bl okl arı, ot omot i v j antl arı, cephe gi ydir me, di ş macunu t üpl eri, t el evi zyon kul el eri, r oket ko mponentl eri, gaz taşı ma ünit el eri, doğal gaz sı vılaştır ma ünit el eri, zırh pl akal arı v. b gi bi birçok al anda kull anıl maya başl anmıştır.

2. 2 Al ümi nyu mun Genel Özelli kl eri

Bugün al ümi nyu m ve al aşı mları sahi p ol duğu özelli kl eri iti bari yl e endüstri de kull anılan en öne mli yapı ve mühendi sli k mal ze mel eri nden birisi hali ni almı ştır. Saf hal de yüksek ı sı ve el ektri k il et kenli ği, kor ozyon direnci gi bi özelli kl ere sahi pken, al aşı mla ma il e bu özelli kl er çok daha geni ş bir spektruma yayıl arak yaygı n bir kull anı m al anı na sahi p ol muşt ur. Bugün endüstri de geni ş çaplı ol arak 100‟ ün üst ünde al ümi nyu m al aşımı kull anıl makt adır.

At o m yapı sı ve kristal kafesi: Al ü mi nyu m peri yodi k siste mi n 3. gr ubundandır, at om nu marası 13, at om ağı rlı ğı 26, 97‟ dir. Al ü mi nyu m i yonl arı, katılaş ma sırası nda el e ment el küp yüzeyl erini n köşel eri ni ve ort a nokt al arı nı işgal ederl er, böyl ece al ümi nyu m yüzey mer kezli bir at om kafesi ne sahiptir [2].

Yoğunl uğu ve Er gi me Nokt ası: He m sı vı he m katı al ümi nyu mun yoğunl uğu art an saflı k derecesi yl e orantılı ol arak düşer. %99, 25 saflı k derecesi ndeki Al i çi n yoğunl uk 2, 727 gr/ c m3, %99, 40 saflı k derecesi i çi n 2, 706 gr/ c m3, %99, 75 saflı k derecesi i çi n 2, 703 gr/ c m3‟t ür. %99, 971 Al, %0, 003 Si, %0, 0012 Fe ve %0, 014 Cu i hti va eden daha saf bir nu muneni n 200C‟ deki yoğunl uğu 2, 6996 gr/c m3‟t ür [2].

(14)

%99, 75 Al saflı k derecesi ndeki nu muneni n yoğunl uğunun er gi me nokt ası üzeri ndeki sı caklı kl a bağı ntısı aşağıdaki gi bi dir:

Sı caklı k(0_{C) Yoğunl uk( gr/ c m}3

) 658, 7 2, 382 700 2, 371 800 2, 343 900 2, 316 950 2, 303 1000 2, 289

Al ü mi nyu mun er gi me nokt ası art an saflı k derecesi il e yüksel mekt edir. Aş ağı da saflı k derecesi yl e bağl antılı ol arak bazı ergi me nokt al arı veril mekt edir:

%Al Ergi me Nokt ası(0C) 99, 2 657

99, 5 658 99, 6 658, 7 99, 97 659, 8 99, 996 660, 14

Isı ve el ektri k il et kenliği: Al ü mi nyu m ve al aşı mları ısı ve el ektri ği ol dukça i yi iletirler. Isı il et kenli ği çeli ği n yakl aşı k 6 katı dır ve ı sıt ma/ soğut ma endüstrisi nde, gı da, ki mya, petrol, havacılı k sekt örleri nde al ümi nyu m ı sı deği ştiricileri ni n yaygı n ol arak kull anı mı na yol aç mıştır. Al ü mi nyu mun el ektri k il et kenli ği belirli bir sı caklı kt a yüksel en saflı k derecesi ile art makt adır. 200_{C‟ de %99, 971‟li k}

al ümi nyu mun el ektri k ilet kenli ği bakırı nki ni n yakl aşı k %64, 9‟udur, %99, 996‟lı k al ümi nyu mun el ektri k i let kenli ği ise bakırı nki ni n yakl aşı k %65, 45‟i dir. Bakırı n yoğunl uğu 8, 9 al ümi nyu mun i se 2, 7 gr/ c m3

ol duğu düş ünül ürse; ağı rlı kça kı yasl andı ğı nda al ümi nyu mun bakırdan daha i yi ilet ken ol duğu ortaya çı kar [2]. Me kani k özelli kl eri: Mekani k özelli kl er de büyük öl çüde saflı k derecesi ne bağlı dır. Yüksek saflı kt aki al ümi nyu m t ekni k saflı kt aki met al e göre çok daha yu muşak ve pl asti ktir, mekani k mukave meti ise daha düşükt ür [2].

(15)

%99, 25 al ü mi nyu ml u bi r met ali n el astisit e modul ü 7100kg/ mm2 i ken daha yüksek saflı kt aki değerl ere çıkı nca el astisite modul ü 6700 kg/ mm2

değeri ne kadar düşebil mekt edir [2].

Çok sayı da yapıl an araştır mal ar neti cesi nde alü mi nyu mun çek me mukave meti ni n artan saflı k il e azal dı ğı nı göst er miştir. Uza ma i se art an saflı kla beraber büyü mekt edir. Tabl o 2. 1‟ de haddeden geçiril miş al ümi nyu mun mekanik değerl eri veril miştir [2].

Tabl o 2. 1: Haddeden Geçiril miş Ti cari ve Rafi ne Al ü mi nyu mun Mekani k De ğerl eri % Saflı k Kul l an ma Hal i Ko p ma Mu kave meti El asti kli k Sı nı rı % Uza ma Sertli k Değeri %99, 997 Tavl anmış 5 kg/ mm2 2 kg/ mm2 60 14 Bri nell Soğuk dövül erek ta m sertleştiril miş 13 kg/ mm2 6 kg/ mm2 10 31 Bri nell %99, 5 Tavl anmış 8 kg/ mm2 4 kg/ mm2 42 20 Bri nell Soğuk dövül erek ta m sertleştiril miş 18 kg/ mm2 15 kg/ mm2 5 47 Bri nell

Kor ozif özelli kl er: Al ümi nyu mun yaygı n ol arak kull anı m nedenl eri nden biri de yüksek kor ozyon direncine sahi p ol ması dır. Bu özelli ği nedeni yl e, ki mya ve besi n

(16)

sanayii nden i nşaat sanayii ne ve ev eşyal arı na kadar geni ş bir al anda kull anılma kt adır. Al ü mi nyu m yüzeyl er, atmosferi k kor ozyona maruz kal dı ğı nda, çok i nce (20- 25 A0

) gör ün mez bir oksit t abakası ( Al2O3) ol uşur ve bu t abaka daha f azl a oksitl en meyi

önl er. Al ü mi nyu mun bu özelli ği yüksek kor ozyon direnci ni n t e mel nedeni ol up, birçok asi de karşı da aynı direnci göst er mekt edir. Soğuk şekil deği ştir me kor ozyon mukave meti ni düşür ür. Al ü mi nyu m saflı k derecesi azal dı ğı t aktirde de kor ozyon mukave meti düşer. Yabancı el e manl ar, kor ozyon mukave meti ni azalt maktadır [4, 5]. Met al ot er mik reaksi yonlar da kull anı mı: Al ü mi nyu m oksij ene ol an il gisi nden dol ayı, di ğer met alleri n oksitleri ni redükl er. Bu özelli ği nedeni yl e t oz al ümi nyu m kr o m, vanadyu m, bar yu m ve lit yum gi bi met al oksitleri redükl eyerek bu met all eri n üreti minde kullanılır [4, 5].

Kol ay şekillendirilebilirliği ve i şl enebilirli ği: Kol ayca dökül ebilir, kağıttan daha i nce şekil de haddel enebilir (f ol yo), çekilebilir (tel, ekstrüzyon ür ünl eri, pr ofil), dövül ebilir. Al ümi nyu m kol ayca ve hı zlı bir şekil de t ornal a ma, frezel eme, del me operasyonl arı na tabi t ut ulabilir [4, 5].

Kaynakl anabilirli ği: Her t ürl ü birleştir me yönt e mi uygul anabilir ( kaynak, perçi nl e me). Ayrı ca havacılı k ve ot omoti v sekt öründe yapı ştır ma uygul amal arı da yaygı ndır. Al ü mi nyu m al aşı mları havayl a t e mas edi nce he men yapı şkan ve kol ay gi derile mez bir oksit filmi ol uşt urur. Er git me kaynağı nda al ümi nyu m parça ve il ave met ali n uygun birleş mesi ve l ehi mle meni n veya yapı ştır manı n i yi ol ması i çi n bu oksit fil m t aki p edil meli dir. Te mi zl eyi ci maddel er de, soygaz at mosferl eri ndeki kor uyucu gaz ar kı yl a veya mekani k ya da ki myasal yönt e mlerle oksit fil mi gi deril meye çalışılır [4, 5].

Geni ş spektrumda yüzey i şl e mleri ne t abi t ut ul ması: Kor uyucu bir kapl a ma gerektir meyen dur uml arda mekani k yüzey i şl e mleri ol arak parl at ma, ku mla ma veya fırçal a ma birçok dur umda yet erli dir. Kor uyucu kapl a ma ol arak, ki myasal, el ektroki myasal boya uygul a mal arı ve el ektrokapl a mal ar uygul anabilir. Uygul a mal arı n büyük çoğunl uğunda yukarı da belirtilen özelli kl erden i ki ya da daha fazl ası bir araya gel erek belirleyi ci r ol oynar. Ör neği n, hafifli ği ve mukavemeti uçak sanayii nde, raylı sist em t aşı macılı k eki pmanları nda, kor ozyon direnci ve ı sıl ilet kenli ği ki mya ve petrol sanayii nde, bu özelli kl eri ne il avet en zehirli ol ma ma özelli ği ile at mosferi k koşull ara dayanı mı ve düşük mali yetleri yl e i nşaat sekt ör ünde

(17)

yüksek yansıt ma, mükemmel at mosferi k direnç ve hafifli ği il e çatı kapla mal arı nda yaygı n kullanı m al anı bul ması nı sağl a mıştır [4, 5].

Düşük mali yet: Al ümi nyu mun ekono mi k yönden avant ajı di ğer met allere göre büyük bir hı zda yüksel mekt edir. Bunun başlıca nedeni biri m ünit esi ni n mali yeti ni n di ğer met allere göre daha ekono mi k ol ması dır. Al ümi nyu mun di ğer met allere göre daha hafif ol ması dökü mde büyük bir avant aj sağl ar. Aynı boyutt aki di ğer met allere göre daha fazl a dökü m yapabil mek mü mkündür. Ayrca çok yüksek ol mayan er gi me sı caklı ğı, dökü m sırası nda daha az enerji harcan ması sebebi yl e öne mli bir t erci h sebebi dir [4, 5].

2. 3 Al ü mi nyu m ve Al aşıml arı

Al ü mi nyu m ve al aşı mları nı n sağl adı ğı üst ün özelli kl er sebebi yl e, t üketi mleri büyük bir hı zl a art makt a ve her geçen gün yeni kull anı m al anl arı açıl makt adır. Saf al ümi nyu m gal vani k seride çok aktif bir met al olması na rağ men yüzeyi nde kol aylı kl a ol uşan kor uyucu oksit t abakası onun yaygın ol arak kull anıl ması nı sağl ar. Al ü mi nyu m oksitten ol uşan bu geçiri msi z, sert ve kor uyucu oksit t abakası al ümi nyu mun kor ozyon direnci ni öne mli öl çüde arttırır. Buna bağlı ol arak al ümi nyu m safl aştırıl dıkça kor ozyon direnci ve il et kenli ği art ar. Bu nedenl e, kor ozyona karşı ol dukça hassas ol an al ümi nyu m al aşı mları günümüzde saf al ümi nyu m gi ydiril mesi yol uyl a kor ozyondan kor un makt adır. Di ğer yandan saf al ümi nyu mun ol dukça düşük ol an mukave meti soğuk işle mle arttırılabil mektedir. Aşağı da al ümi nyu mun dokuz öne mli özelli ği sıral anmıştır ve bu özelli kler hadde, ekstrüzyon ve dökü m uygul a mal arı nı n kullanı mı nda seçil me sebebi ni ol uştur ur [6].  Hafifli k

 Yüksek derecede doğal kor ozyon direnci  Yüksek yansıt ma özelli ği

 Yüksek elektri k ve ter mal ilet kenli k

 Yüksek mukave met- kütle oranı (spesifi k mukavemet)  Gü müşi gör ünü m

(18)

 Ani yükl e mel ere karşı yüksek elasti kli k  Düşük sıcaklı kta t okl uk

Saf al ümi nyu m yu muşak ve sünektir. Belirli sevi yede mekani k özelli kl er i stenen ana kull anı m al anl arı söz konusu ol duğunda bu özelli kl er saf bir met ali n sağlayabil eceği belirli sı nırlar i çerisi nde kal makt adır. Bu sebeple he m fi zi ksel he m de mekani k, işlenebilirli k vb. özelli kl eri ni n geliştiril mesi a macı yl a di ğer met all erle al aşı mlandırılır [7].

Bi rçok met ali k el e ment al ümi nyu m il e al aşı mlandırılır. Ancak bunl arın bir kı s mı ticari ol arak kullanılabilen al aşı mlardır.

En genel kull anılan al aşı m el e mentl eri Cu, Si, Zn, Mg ve Mn‟ dir. Şekil 2. 1‟ de gör ül düğü gi bi bu el e mentler Al‟ni n ana özellikl eri ni geliştir mek a macı yl a yal nı z başl arı na veya çeşitli kombi nasyonl arla ilave edilirler [4, 6, 7].

Di ğer el e mentl er ( kr om, manganez, zirkonyu m, vanadyu m vb. ); i nce t ane yapı sı, yüksek yeni den kristalleş me sı caklı ğı, ana e mpürite el e mentl eri ne karşı bl ok et ki si sağl a mak, vb. özel yapısal özelli kl eri sağl a mak amacı yl a kullanılır [4, 7].

Al ü mi nyu ma il ave edil en el e ment ci nsi ve mi kt arı al aşı m t anı mla mada kull anıl an il k kriterdir. Ancak al ümi nyu m ki myasal ko mpozi syonun yanı nda di ğer kriterlere göre de sı nıflandırılabilir.

Al ü mi nyu m al aşı mları en genel anl a mda dökü m al aşı mları ve i şl e m al aşıml arı ol mak üzere i ki ana gr uba ayrılabilir. Dökü m al aşı mları il e i şl e m al aşı mları arası ndaki en öne mli fark; dökü m al aşıml arı, al ümi nyu m döküm parçal arı nı n üreti minde kull anılır, işle m al aşı mları ise haddel e me, ekstrüzyon, döverek şekillendir me, deri n çek me vb. pl asti k işle mler içi n uygun al aşı mlardır [4, 6, 7].

İki nci ayrı m, al aşı mları n mekani k özelli kl eri ni n geliştiril mesi nde kull anıl an met al urji k işle mlere bağlı dır.

Al ü mi nyu m al aşı mlarını n mekani k özelli kl eri; işle m sertleştir mesi ( pl asti k def or masyon) veya çözelti ye al ma, su ver me ve yaşl andır ma adı mları nı içeren ı sıl işle mle (yaşl andır ma sertleştir mesi) sağl anabilir [4, 6, 7].

Yüksek bakır i çeren yat ak al aşı mları, sili kon al aşı mları, magnezyu m- sili kon al aşı mları ve yüksek çi nkol u al aşı mlar ısıl işle m uygul anabil en al aşı mlardır.

(19)

Yüksek saflı kt aki ( % 99 ' un yukarısı ) al ümi nyu ml ar ve 1100, 3003, 3004 ve 5052 al ümi nyu m al aşı mları gibi al aşı mlar ısıl işle m uygul ana mayan al aşı mlardır.

Şekil 2. 1: Al ümi nyu mun Alaşı m El e mentl eri yl e Çeşitli Ko mbi nasyonl arda Yapıl an Al aşı mları nı n Şe mati k Göst eri mi [4, 6, 7]

Al ü mi nyu mda i şl e m sertleş mesi pl asti k def or masyon sayesi nde sağl anmakt adır. Bir kural ol arak i şl e m sertleş mesi, ticari saflı kt a ( % 99. 0, 99. 5, 99. 8 ) al ümi nyu m ve aynı za manda da Al - Mn ve Al - Mg al aşı m kat egorileri ne sahi p i şl e m al aşı mları na uygul anabil mekt edir.

(20)

Isıl işle mle sağl anan yaşlandır ma sertleş mesi he m i şl e m he m de dökü m al aşı mları na uygul anabil mekt edir. Bu gr uba dahil i şl e m al aşı mları ( ı sıl i şl e m uygul anabilir i şl e m al aşı mları ) Al- Mg- Si, Al- Cu, Al- Cu- Mg, Al- Zn-Mg ve Al- Zn- Mg- Cu‟ dır [4, 6, 7]. Isıl işle m uygul anabilir dökü m al aşı mları ise Al - Si- Mg ve Al - Si- Cu gr ubu al aşı mlar ol arak belirtil mekt edir.

2. 4 Al ü mi nyu m Al aşı mları nı n Sı nıfl andı rıl ması

Al ü mi nyu m ve al aşı mları nı n sı nıflandırıl ması nda birçok sist e m var dır ve bu sı nıflandır mal ar i st enen al aşı mın doğr u ol arak belirlenmesi ni kolayl aştıran se mboll erden ol uş makt adır. Ar al arı nda en çok kull anılan st andart i se Al ü mi nyu m Bi rli ği‟ni n kull andı ğı standarttır ve AA ol arak göst eril mekt edir. Al ümi nyu m al aşı mları işle m ve döküm al aşı mları ol mak üzere iki şekil de göst erilir.

2. 4. 1 İşle m al aşı mları

İşle m al aşı mları ndan kasıt, hadde, ekstrüzyon ve döv me ür ünl eri ni n üretimi i çi ndir. İşle m al aşı mları nı n sı nıflandırıl ması nda 4 haneli raka m kull anılır ve il k raka m t e mel al aşı m el e menti ni gösterir. İki nci raka m i se orji nal al aşı mda yapılan bil eşi m deği şi kli ği ni veya yabancı madde li mitleri ni belirtir. Tabl o 2. 2‟de al ümi nyu mun içerdi ği alaşı m el e mentl eri ne göre AA st andar dı nda göst erilişi bul unmakt adır [8]. Bu si st e mde i ki nci basama k 1- 9 ar ası nda bir raka ml a deği şir ve bu basama ğı n sıfır ol ması bi ze yabancı maddel eri n özel met otlarla kontrol edil medi kl eri ni anlatır. Ör neği n 1075 al aşı m denil di ği nde mi ni mu m Al mi kt arı %99, 75, yabancı maddel er içi n özel bir kontrol ol madı ğı anl aşılır. 1175, 1275, 1375 aynı Al mi kt arı içer mel eri ne rağmen yabancı maddel eri n ayrı ayrı kontrol altı nda bul un ması gerekir.

(21)

Tabl o 2. 2: Al ü mi nyu m ve Al aşı mları nı n AA St andar dı na Gör e Göst eriliş Bi çi mleri [6]

1 XXX Mi n %99 saflı kt a al ümi nyu m 2 XXX Al - Cu al aşı mı 3 XXX Al - Mn al aşı mı 4 XXX Al - Si al aşı mı 5 XXX Al - Mg al aşı mı 6 XXX Al - Mg- Si al aşı mı 7 XXX Al - Zn al aşı mı

8 XXX Çeşitli alaşı mlar, Ör n: Al- Li, Al- Sn, Al- Zr al aşı mları

2 XXX- 8 XXX s eril eri nde de s on i ki basa mağı n özel bir anl a mı yokt ur. Sadece gr up içi ndeki farklı Al al aşı mları nı tanıt maya yarar.

1 XXX Seri si: Bu al aşıml arı n sı nıfl andırıl ması müke mmel kor ozyon dirençl eri, yüksek ı sı ve el ektri k ilet kenli kl eri yl e, düşük mekani k özelli kl eri yl e ve müke mmel işlenebilirli kl eri yl e karakterize edilebilirler. Yaşl andır ma ı sıl işl e mi yl e mukave meti arttırılabilir. %99 ve daha yüksek saflı kt aki al ümi nyu m i çeren bu seri el ektri k ve ki mya endüstrisi nde öneml i rol oynar [9].

2 XXX Seri si: Bakır bu seri ni n en öne mli al aşı m el e menti dir. Bu al aşı mlara genel de çözelti ısıl işl e m uygul an ması il e kar bonl u çeli kleri n mekani k özelli kl erine benzer özelli kl er el de edil ebilir ve bazen de bu özelli kl er aşılabil mekt edir. Bu seri genel de uçak kanat yüzeyl eri nde ve ka myon, uçak lasti kl eri nde kullanılır [9].

3 XXX Seri si: Bu seri de ana al aşı m el e menti manganezdir. Bu al aşı mlara genel de ı sıl işle m uygul anmadı ğı hal de 1XXX serisi alaşı mlardan %20 oranında daha mukavi ml er dir. Manganezi n kull anı m al anı sınırlı ol duğu i çi n %1, 5 or anı nda

(22)

ekl enerek bu mukave met değeri ne ul aş ması nı sağl ar. Bu seri al aşı mlar yi yecek konser ve kut ul arı nda, mut fak t akı mları nda, depol a ma t ankl arı nda, de mir yol u hatları nda kull anıl makt adır [9].

4 XXX Seri si: 4 XXX s erisi ni n ana al aşı m el e menti silisyu mdur. Silisyu m yet erli mi kt arda ekl endi ği nde (%12ci varı nda) gevreklik ol uşt ur madan er gi me ar alı ğı nı n daral ması na neden ol ur. Bu sebept en dol ayı al ümi nyu mu bağl a mak üzere kaynak t eli ve sert lehi m al aşı mları kull anılır [9].

5 XXX Seri si: 5 XXX s erisi ni n ana al aşı m el e menti magnezyu mdur. Ma gnezyu mun al ümi nyu ma il avesi, deniz suyu kor ozyonuna karşı yüksek mukave met, çek me ve yor ul ma mukave metl eri nde i yil eş me de dahil ol mak üzere arzu edil en birçok özelli k kazandırır. Magnezyu ma manganez katıl dı ğı nda yüksek mukave metli işl e m sertleş mesi göst eren ana al aşı m ort aya çı kar. Magnezyu m, mangan gi bi bir sertleştirici den daha etki ndir, aşağı yukarı %0, 8 magnezyu m il avesi %1, 25 ma nganeze eşit et ki gösterir. 5XXX serisi ndeki al aşı mlar i yi kaynak yapıl abil me özelli ği ne sahi ptirler ve kor ozyon dirençl eri yüksektir. Daha çok ge miler de, vi nç parçal arı nda ve ot omoti v sekt öründe kull anıl maktadır [9].

6 XXX Seri si: Bu seri deki al aşı mlar ( Mg2Si) şekli nde silisyu m ve magnezyu m

içerirler, bu şekil de ı sıl i şl e m uygul abilir hal e getirilirler. 2XXX ve 7XXX serisi al aşı mları il e aynı mukave met değeri ne sahi ptirler fakat 6XXX serisi al aşı mları şekillenebil me, kaynakl anabilirli k, işlenebil me ve kor ozyon dirençl eri açısından daha i yi dirler. Bu al aşı mları n kor ozyona göst erdi kl eri direnç saf al ümi nyu munki nden biraz daha düşükt ür. Mi mari uygul a mal arda, köpr ü kor kul ukl arı nda ve kaynaklı yapıl ar kull anı m al anl arına örnektir [9].

7 XXX Seri si: Bu seri deki al aşı mlar da ana al aşım el e menti %1 il e %8 arası ndaki değerl erde deği şen çinkodur. Bil eşi m bakımı ndan %8‟ e kadar çi nko, %4 ma gnezyu m, %3 bakır ve küçük mi kt arlarda kr om, titan manganez veya ni kel i hti va ederl er. Küçük oranl arda magnezyu m il avesi ile ı sıl işl e m yapabil me kabili yeti kazandırılır ve ı sıl işle m yapıl arak yüksek mukave met el de edilir. Bu al aşıml ar büt ün al ümi nyu m al aşı mları i çerisi nde mukave met değerleri en yüksek ol anl ardır ve 2. Dünya Savaşı esnası nda hava kuvvetleri nde kull anıl mak üzere geliştiril miştir [9]. 8 XXX Seri si: Bu seri al ümi nyu m ön al aşı mları ol arak adl andırılır. Al ü mi nyu m ön al aşı mları, sı vı met ali n i çi ne katıl dı ğı nda hedef alınan bir ki myasal bil eşi mi sağl ayan

(23)

veya t ane küçült me gi bi işle mleri gerçekl eştiren al ümi nyu m ana met alli alaşı mlardır. Al aşı m el e manl arı nı n saf met al dur umunda sı vı alü mi nyu m i çi nde er gitil mesi er gi me derecel eri ni n farklılı ğı sebebi yl e zorl uk yarat makt adır. %5‟li k Al - Ti ön al aşı mı nı n er gi me derecesi saf titanyu mun er gi me derecesi ne göre 5000_{C daha düşükt ür. Al - Ti}

ön al aşı mı yeri ne saf titanyu m kull anılırsa ocakt aki t üm sı vı al ümi nyu mun sı caklı ğı nı çok yüksek derecel ere çıkart mak gerek mekt edir. Bu he m enerji israfı he m de al aşı m içi ndeki öt eki el e manl arı n mi kt ar ve dağılımı açısı ndan sakı ncalı bir dur u m yarat makt adır. Al ü mi nyum ön al aşı mları nı n bir diğer faydası da az oranl arda katıl an al aşı m el e manl arı nı n homoj en ol arak dağılı mını n kol ayca sağl anabil mesi dir [9]. 2. 4. 2 Al ümi nyu m döküm al aşı mları

Dökü m i ngot şekli ndeki al ümi nyu m ve al ümi nyu m al aşı mları nı n t anı mlan ması nda dört haneli bir siste m kul lanılır. Biri nci raka m al aşı m gr ubunu göst erir. Burada i şl e m al aşı mları ndan farklı ol arak üçüncü raka mdan sonra nokt a kon muşt ur, son r aka m yapı nı n i ngot ve dökü m ol duğunu göst erir. Biri nci raka mdan sonra gel en i ki raka m al ümi nyu mun saflı ğı nı göst er mekt edir [8].

0: Parça dökü m 1: İngot dökü m

2: Modifi ye edil miş i ngot dökü m

Al ü mi nyu m dökü m al aşıml arı nı n göst eriliş bi çi mi işl e m al aşı mları na benzer. ( Tabl o 2. 3)

Dökü ml er de kull anılan al aşı mlandır ma met alleri genelli kl e bakır, silisyu m, ma gnezyu m, çi nko ve demi r dir. Bu el e mentl eri n uygun mi kt arl arda il ave edil mesi il e al ümi nyu mun mukave meti ve sertli ği büyük öl çüde arttırılabilir. Bununl a beraber süreklili ği azalır. Al ümi nyu m al aşı mları nı n dökü mü yal nı z ku m kalı pl arı nda değil met al kalı pl arı nda ( kokil) da yapıl abilir. Met al kalı pl arda dökü ml eri n yüzeyl eri, ku m kalı pl ardaki ne nazaran daha düzgündür ve boyut t ol eransl arı daha azdır. Bunun neticesi ol arak da dökü m parçası nı işl e me, ni hai şekillendir me mali yetleri nde öne mli mi kt arda tasarruf sağl anır.

(24)

Tabl o 2. 3: Al ü mi nyu m Dökü m Al aşı mları nı n Göst erilişi [8] 1 XX. X En az %99 saflı kt a Al

2 XX. X Te mel al aşı m el e menti Cu 3 XX. X Si, Cu il aveli ve/ veya Mg 4 XX. X Te mel al aşı m el e menti Si 5 XX. X Te mel al aşı m el e menti Mg 6 XX. X Kull anıl mayan seri

7 XX. X Te mel al aşı m el e menti Zn

8 XX. X Te mel al aşı m el e menti Sn

Al - Cu dökü m al aşı mları: Al dökü m endüstrisi yakl aşı k ol arak %8 bakır i çeren bi r al aşı mın kull anıl ması il e geliş miştir. Fakat, günümüzde bu al aşı mın yeri ni t a ma men Cu‟ a il avet en belirli mi ktarda Fe, Zn, Si ve Ni i çeren al aşı mlar al mıştır. Bu suretl e dökü mün yal nı zca kalitesi değil, aynı za manda mukave met ve i şlenebil me özelli kl eri de i yileştiril miş ol ur [10].

Al - Si dökü m al aşı mları: Si i çeren al aşı mlar, yüksek akı şkanlı kl arı ndan dol ayı dökü m kabili yetl eri yüksektir. Bundan dol ayı di zayn bakı mı ndan kar maşı k ol an parçal arı n dökü münde kull anılabilirler. Bu al aşı mları n mukave metl eri, at mosfer et kil eri ne karşı da yüksek ol duğundan mi mari ve dekoratif dökü ml eri n i mali nde büyük öne m taşırlar. %5 Si i çeren al aşı mlar, daha çok dekoratif a maçl ar i çi n kullanılır. Bu al aşı mları n çek me mukave meti ve e mni yet gerilmesi Al - Cu al aşı mları na kı yasl a daha düşük ol duğu hal de, sünekli k ve dar beye karşı olan mukave metl eri daha yüksektir [10].

Al - Mg dökü m al aşı mları: Bu gr upt aki al aşı mların çek me mukave metl eri yüksektir, sünekli k ve i şl enebil me özelli kl eri çok i yi dir. Buna karşı n bu al aşı mlar nispet en güç dökül ürler ve dökü m sırası nda oksi dasyonu önl e mek i çi n özel bir i şl e mi n uygul anışı nı gerektirirler. Dol ayısı yl a boşl uksuz dökü m el de edil mesinde, Al - Si

(25)

al aşı mları il e karşılaştırıl dı ğı nda Al - Mg al aşıml arı dökü m yoll uk sist e mi ni n di zaynı nda daha çok di kkat ister [10].

Al - Zn dökü m al aşı mları: Geç mi şt e kull anıl an birçok Al - Zn al aşı mı bugün pek kull anıl ma makt adır. (Al - Zn- Mg) al aşı mları nı n çek me özelli kl eri dökül müş dur umdan iti baren geçen birkaç haft a i çi nde oda sı caklı ğı nda yaşl anmaya uğrar. Çökel me sertleş mesi ol ur. Gözeneksi z dökü m el de edebil mek i çi n i yi soğut ma ve besl e me i çi n di kkatli yolluk di zaynı yapıl malı dır. Bu al aşı mları n kokil dökü ml eri çok daha zordur çünkü sı cak çatla ma ol abilir [11].

Al - Sn dökü m al aşı mları: Yük t aşı ma kapasit el eri ve yor ul ma dayanı ml arı yüksektir. İçt en yan malı mot orl arda yağl a ma yağı nı n yaptığı kor ozif et ki ye dayanıklılı k, yat ak met alleri nde çok öne mlidir ve bu al aşı mlar, di ğer büt ün met allere göre bu konuda üst ündürl er. Al- Sn al aşıml arı nda yoll uk ve çı kı cıları n di kkatli deneti mi, gözeneksi z yapı el de et mek içi n zor unl udur ve böyl ece sı cak çatla ma ol asılı ğı önl enebilir [11].

2. 5 Al ümi nyu m Al aşı m El e mentl eri ni n Et kil eri

Al ü mi nyu mun mekani k ve dökü m özelli kl eri ni i yileştir mek i çi n çeşitli al aşı m el e mentl eri kull anılır ve bunl arı n başlıcal arı; bakır, silisyum, magnezyum, çi nko, kr o m, kal ay, manganez, de mir, ni kel, tit anyu m, zirkonyu m, f osf or, sodyu m, ve lit yu mdur.

Bakır: Al ümi nyu m al aşıml arı nda en çok kull anılan al aşı m el e menti dir. Bakır düşük sı caklı kl arda ı sıl işle mle, yüsek sı caklı kl arda di ğer el e mentl er il e birli kt e ol uşt ur duğu ara fazl ar nedeni yl e mukave meti n art ması nda öne mli r ol oynar. Sünekliği n öne mli rol oynadı ğı dur uml ar da %2- 5 Cu, sı cak yırtıl manı n öne mli r ol oynadı ğı dur u ml ar da ise %4- 12 Cu kull anılır [12].

Bakırı n al ümi nyu m i çerisi nde katı fazda çözünürl üğü art an sı caklı kl a beraber art ar ve böyl ece çökel me sertleşmesi ol ur. Çökel me i çi n gerekli za man al aşı mın bil eşi mi ne ve sı caklı ğı na bağlı dır. Çökel meni n mekani k özelli kl ere yapacağı et ki, çökel en f azı n mi kt arı na, boyutl arı na ve dağılı mına bağlı dır. Al- Cu sist e mi nde, bakır mi kt arı nı n %5, 5‟e kadar artışı ile mukave met art makt a, sünekli k azal makt adır. Daha yüksek değerl erdeki bakır mekani k özelli kl erde düş meye yol açar [12].

En i yi özelli k açısı ndan t erci h edil en bil eşi m %4, 5 Cu i çeren Al - Cu al aşımı dır. Bakır yanı nda magnezyu m ve ma ngan ol duğu za man sünekli k azal makt adır. Kalay yüksek

(26)

or anda varsa sertli k azalır ve kor ozyon di renci düşer. De mi ri n ve silisyu mun yüksek mi kt arda ol ması mekani k özelli kl eri köt ü yönde et kiler. Genel olarak bakır al ümi nyu ma, sertli k, dayanı m, dökü m özelli ği ve i şl e me kol aylı kl arı gi bi özelli kl er kazandırır [12].

Ma gnezyu m: Ma gnezyum al aşı ma yüksek mukave met, soğuk i şl e ml er de kor ozyona karşı direnç ve i yi kaynakl anma özelli ği verir. Al ü mi nyu m dökü m al aşı mları nda %4-10 Mg bul unur, %7- %4-10 Mg i çeren al aşı mlara i se ısıl i şl e m uygul anır ve %7- 8 ol anl ar ise kor ozyonun öne mli ol duğu dur uml ar da t erci h edilir. Mg, Al - Cu al aşı mları na daha i yi yaşl anma karakt eristiği, Al - Mn al aşı mları na i se kor ozyon direnci ni azalt madan mukave meti arttır mak i çi n il ave edil mekt edir. Al - Si al aşı mları na da ı sıl i şl e m kabili yeti ni arttır mak i çin il ave edil mekt edir. Al-Zn- Mg al aşı mı i yi kor ozyon direnci, i yi kaynakl anabil me kabili yeti ve yüksek mukavemet göst erir [12].

Silisyu m: Bakı r dan s onra al ü mi nyu mda en çok kull anıl an al aşı m el e menti dir. Al ü mi nyu ma akı şkanlık, kaynak kabili yeti ve yüksek mekani k özelli kl er kazandırdı ğı gi bi bazı ele mentl ere il avesi il e ısıl işle me uygun al aşı mlar da yap mak mü mkündür. Silisyu m i lavesi yl e akı şkanlı k ve kor ozyon direnci art ar ve t ane küçült me i şl e mleri ile iyi i şl enebil me sağl anmakt adır ayrı ca sı cak yırtıl mayı da düşür ür [12] .

Silisyu m ve bakır beraberce al aşı mlandır ma a macı il e kull anılabilir ve bu a maçl a geliştirilen ( %6 Si, %5 Cu) al aşı mın kaynak kabili yeti i yi dir. Al - Si al aşıml arı nda da Mg ve Fe varsa sünekli k düşer [12].

Çi nko: Al ü mi nyu mun çinko il e beraber ol uşt ur duğu al aşı mlar genelli kl e en yüksek mukave met e sahi ptirler ve çi nko, al ümi nyu m al aşı mları nı n i şl enme kabili yeti üzeri nde ol uml u et ki yapma kt adır. Sı cak yırtıl maya sebep ol urlar fakat di ğer al aşı m el e mentl eri ile bu ol umsuz özelli k de gi derilebilme kt edir. Bakırı n il avesi il e bu sı cak yırtıl ma engellenir [12].

Ma nganez: Manganez döv me al ü mi nyu m al aşıml arı nda en f azl a kull anıl an al aşı m el e mentl eri ndendir, buna karşı n dökü m al aşı mlarında sı nırlı ol arak kull anıl makt adır. Al - Cu, Al - Mg, Al - Mg- Si , Al - Zn- Mg al aşı mları ndaki de miri n köt ü et ki si ni gi der mek içi n kull anılır. Çünkü oda sı caklı ğı nda katı çözelti ye gir meyen de mirli ara faz, ısıl işle me tabi t ut ul abilen alaşı mlarda al aşı mın mukave meti ni düşür ür [12].

(27)

Ma nganez, kor ozyon direnci ni düşür meden mekani k özelli kl eri n i yileş mesi ni sağl ar. %0, 75‟e kadar Mn il ave edil mesi yl e birli kt e, dökü m al aşı mları nda sertli k art ar, sünekli k azalır. Bu sisteml er de Fe+Si <0, 6 ve Cu<0, 2 ol malı dır [12].

De mi r: Genel de al ü mi nyu m al aşı mları nda de mire rastl anır. Bazı al aşı mlar da ör neği n, Al - Cu- Ni al aşı mları na yüksek sı caklı kt aki mukave meti arttır mak i çi n, Al - Fe- Ni al aşı mları na i se buhar siste mleri ndeki çalış ma sıcaklı ğı ndaki kor ozyonu azalttı ğı, yeni geliştirilen il et ken mal ze mel erde il et kenli k özelli ği ni kaybet meden mukave met kazandırdı ğı i çi n de mir ilave edil mekt edir. Bazı Al - Mg al aşı mları na t ane küçült ücü ol arak de mir il ave edil diği gi bi katı fazdaki de miri n çözünürl üğü Mg il avesi ile azalır [12].

Kr o m: Kr o m, al ü mi nyum i çi nde çözünürl üğü düşük ol an Cr Al7 ki myasal bil eşi ği ni

ol uşt urur. Bu bil eşi k titanyu m, manganez veya de mir il e i nceltilebilir. %0, 15- 0, 25 arası nda kr o m, Al - Zn-Cu al aşı mları nda mukave meti arttırır. Ayrı ca geril meli kor ozyon ol asılı ğı nı da azaltır. Kr o m, “ Al - %2” Cr ön al aşı mı hali nde ilave edilir [12].

Ni kel: Mal ze meye yüksek sı caklı kt a mukave met kazandır mak i çi n ni kel ilave edilir. Ni kel i çeren Al al aşı mları nda ı sıl genl eş me katsayısı düşükt ür. Sı vı met al e “ Al -%20 Ni ” ön al aşı mı şeklinde ilave edilir [12].

Tit anyu m: Tit anyu m dökü m al aşı mları nda t ane küçült ücü ol arak kull anılır. Tit anyu m, “ Al- %5Ti ” ön alaşı mı şekli nde ilave edilir [12].

Zi r konyu m: Zi r konyu m, al ü mi nyu mda t ane küçült ücü ol arak kull anılır. Ayrı ca kor ozyona engel ol ur ve yüksek sı caklı kl arda sürünme mukave meti ni arttırır. Sı vı met al e “Al- %5Zr ” ön al aşı mı hali nde ilave edilir [12].

Fosf or: Fosf or, öt ekti k üst ü Al - Si al aşı mlar da, silisyu ml u pri mer f azı n daha küçük ve düzgün dağıl mış ol arak bul un ması i çi n il ave edilir. Fosf orun al ümi nyu mdaki çözünürl üğü pp m mert ebesi ndedir [12].

Sodyu m: Sodyu m, Al - Si al aşı mları nda modi fi kasyon i çi n kull anılır. Sodyu m i çer en al ümi nyu m al aşı mları nın sünekli k ve dar be mukave meti nde yükselme gör ül ür. Ayrı ca sertli kt e çok az bi r artış gör ül mekt edir. %0, 01 ci varı ndaki Na sı cak yırtıl maya yol açabileceği gi bi kor ozyona karşı direnci de azaltır [12].

(28)

Kal ay: Kal ay i çeren al aşı mlar, yat akl ar ve kovanl ar i çi n geliştiril miştir. Al ü mi nyu m dökü m al aşı mları nda sı cak yırtıl ma ve kor ozyon direnci üzeri ne ol umsuz et kileri var dır [12].

Bor: Tit anyu m il e birli kte bul unduğunda çok i yi kri st al küçült ücü et ki yapar. Bor bul un maz ve kristal küçült ücü et ki yal nı z titanyu m il e yapılırsa i ki nci erit mede, titanyu mun kristal küçültücü et kisi ort adan kal kar [12].

Beril yu m: %4 ve daha f azl a magnezyu m i çeren al ü mi nyu m alaşı mları nda oksi dasyonu engelle mek i çi n il ave edilir. Böyl ece erit me sırası nda magnezyu mun yan ması na engel ol unur. %0, 01‟ den az beril yum bu hususl arı sağl a mak i çi n yet erli dir [12].

Kurşun: Özgül ağırlı ğı nın f azl a ol ması ndan dol ayı ve al ümi nyu m i çi nde sı vı hal de i ken bil e eri yebilirli ği ni n az ol ması ndan dol ayı alaşı ma karıştırıl ması ol dukça güçt ür. Kal ay ile birli kt e bul unduğunda al aşı mın işlenebilme özelli ği ni arttırır [12].

2. 6 Al ümi nyu mun Kullanı m Al anl arı ve Uygul a mal arı

Al ü mi nyu mun mali yeti ile birli kt e di ğer özelli kl eri di kkat e alı ndı ğı nda, kull anıl dı ğı sekt örler ve kull anı m gerekçel eri aşağı daki t abl oda genel anl a mı il e veril miştir ( Tabl o 2. 4) [13].

İnşaat sekt öründe al ümi nyu m, bi nal arı n çatı ve cephe kapl a mal arı nda, kapı ve pencerel eri nde, mer di venlerde, çatı ve i nşaat iskeletleri nde ve sera yapı mı nda büyük mi kt arda kull anılır. Di ğer yandan son yıllarda dünyaya paral el ol arak ül ke mi zde de gelişen çevre bili nci i çi nde doğra ma i mal atı nda kull anılan ki myasal ür ünleri n gerek el de edil mel eri, gerekse yok edil mel eri aşa ması nda ol uşt urdukl arı çevre kirlen mesi öne m kazan mıştır. Al ümi nyu m, dünyada t e miz maden ol arak en çok bul unan boksitten, yi ne t e miz bir işle m ol an el ektroliz yönt e mi yl e el de edil diği nden ve hur dası t ekrar al ümi nyum el de edil di ği nde defalarca kull anılabil di ği i çi n çevrecili k açısı ndan da i deal dir.

Al ü mi nyu m kull anı mının en yaygı n ol duğu sektörl erden biri ol an ul aşı m sekt ör ünde en t e mel yarar düşük özgül ağırlı ğı ndan dol ayı hafifli ği ile birli kt e gör ünü m, kor ozyon dayanı mı ve me kani k dayanı m özellikl eri dir. Günü müzde ot obüs, tren, ka myon gi bi büyük kara araçl arı nda al ümi nyu m kull anı mı il e öne mli yakıt t asarruf u sağl anmakt adır. Di ğer yandan özelli kl e de mi r yol u endüstrisi nde vagonl arı n

(29)

al ümi nyu mdan yapıl ması, frenl e me mesafesi ni çok kı salt mıştır. Bir uçağı n ağırlı kça % 70‟i al ümi nyu mdan ol uş makt adır. Al ü mi nyu m al aşı mları nı n hafifli ği ni n yanı sıra sağl a mlı ğı, uçakl arı n ve dol ayısı il e havacılı k sekt örünün geliş mesi ne en büyük kat kı yı yap mıştır. Dural ümi nyu m ( al ümi nyu m- bakır) al aşı mları ndan sonra gel ecekt e en öne mli uçak mal zemesi al ümi nyu lit yum al aşı mları ol acaktır. Al ümi nyu m-lit yum al aşı mları ile, uçakl arı n % 15 hafifle mesi mü mkündür [14].

Al ü mi nyu mun il et kenli ğini n yüksek ol ması da bazı al anl arda kull anı mını arttır mıştır. Tü m al ümi nyu m kull anımı nı n Avr upa‟ da % 10‟ u, ABD‟ de % 9‟ u, Japonya‟ da % 7‟si el ektri k ve el ektroni k sekt öründe kull anıl makt adır. Al ü mi nyu mun bu al anda en çok kull anıl dı ğı yer, el ektri k nakil hatl arı dır. Çeli k özl ü al ümi nyu m il et kenler, yüksek volt ajlı el ektri k nakil hatları nda t erci h edil en t ek mal ze me ol muşt ur. Al ümi nyu m, yer altı kabl ol arı nda, el ektrik bor ul arı nda, ve mot or bobi n sarı mında yaygı n şekil de kull anıl makt adır. Maki ne el e manl arı uygul a mal arında, yüksek dayanı m/ağırlı k oranı, kor ozyona dayanı mı ve işle me kol aylı ğı, al ümi nyu mun üst ün özelli kl eridir. Hassas t ol eransl ar da i şl e me kolaylı ğı sayesi nde, st andart biri mler den büyük parçal arı n yapıl ması mü mkün ol ur. Kar maşı k kesitli parçal arı n üreti minde, al ümi nyu mun ekstrüzyonu büyük avantaj sağl ar. Vit es kut ul arı, mot or bl okl arı ve sili ndir kafal arı kol aylı kl a al ümi nyu m dökü m il e yapılır. Son uygul a mal arda krank mili yatakl arı nda al ümi nyu m kull anıl ması, bu parçal arı n uzun ömürl ü ol ması nı sağl a mıştır [14].

Ayrı ca al ümi nyu m, en kull anışlı a mbal aj mal zemel eri nden birisi dir. Al ümi nyu mun ho moj en yapı sı, i nce fol yo şekli nde üretilebilmesi, hava geçir mezli ği ve kol ay şekillenebil mesi onu i deal bir a mbal aj mal ze mesi yapar. Al ü mi nyu m f ol yo, hava ve mor- öt esi ışı nl arı geçir medi ği nden, gı dal arı doğal renk ve t atl arı ile birli kt e kor ur.

(30)

Tabl o 2. 4: Al ü mi nyu mun Özelli kl eri ne ve Mal zeme Şekli ne Bağlı Olarak Ana Sekt örlerde Kull anı mı [13]

*** Zorunl u ** Öne mli * Yararlı ^^^ Yaygı n ^^ Genel ^ Kull anıl abilir

Al ü mi nyu mun en yaygı n kull anıl dı ğı al anl ardan birisi de, meşr ubat ve bira kut ul arı dır. Dünyada kull anılan t üm i çecek kut ul arı nı n % 80‟i al ümi nyu m kut ul arı dır. Bunun nedeni, hafif, açıl ması kol ay, dar beye dayanı klı, sağla m, çabuk soğut ma özelli ği ve geri kazanılabilir ol mal arı dır.

Al ü mi nyu mun daha önceden bahsedil en t e mel özelli kl eri, t üketi m mal ze mel eri üreti mi ve di ğer sekt örlerde de al ümi nyu m kull anımı nı ol anaklı kılar [13].

İl gili Te mel Özelli kler Mal ze me Şekli

Ana sekt örler Özgül ağırlık El ek tri k ve ısıl ilet k enli k Kor ozy on dayanı mı Me kani k dayanı m Dökü m Lev ha İnce fol yo Ekstrüzyon Tel Döv me Ul aşı m *** ** ** ^^ ^^ ^^ İnşaat ** *** * ^ ^^^ Ambal aj * ** * * * *** ^ ^^ ^ ^^^ ^^ El ektri k mühendi sli ği * * * *** * ** * ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^^^ ^ ^ Ma ki na mühendi sli ği * ** * ** ** ^ ^^ ^ ^^ ^^ ^ ^ ^ ^ Tüketi m mal ze me leri * ** * ** ** * ^ ^ ^ ^^^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ Ki myasa llar * * * * * *** * ^ ^^^ ^^

(31)

Bu anl a mda daha ayrıntılı t anı mlan mış kull anı m al anl arı ve avant aj-dezavant aj ilişkileri ise aşağı daki tabl oda örnekl enmiştir ( Tablo 2. 5).

Tabl o 2. 5: Al ü mi nyu mun Çeşitli Uygul a mal ar da Avant aj ve Dezavant ajl arı[13]

Uygul a ma Avant ajl ar Dezavant ajl ar

El ektri ksel güç il eti mi

 El ektri ksel il et kenli k

 Kor ozyon dayanı mı

 Kol ay bağl antı

 Düşük özgül ağırlı k

 Mal i yet

 Mekani k dayanı m

Taşı ma ar açl arı

gövdel eri  Düşük özgül ağırlı kKor ozyon dayanı mı

 Kol ay mont aj

 Onarı m ve bakı m kol aylı ğı

 Mal i yet

Kapı ve pencer el er  Kol ay f abri kasyon

 Modül erli k  Mal i yet - Jantl ar  Düşük özgül ağırlı k  Yüksek ı sıl il et kenli k  Gör ünü m

 Mal i yet

 Yet er si z mekani k dayanı m

Ot o mobil gövdel eri  Gör ünü m

 İ şl enebilirli k

 Düşük dar be dayanı mı

Yi yecek kapl arı  Antit oksit ol uşu

 İ şl enebilirli k

 Kol ay yeni den değerl endi r me

(32)

3. ALÜMİ NYUM VE ALAŞI MLARI NI N DÖKÜMÜ

3. 1 Al ümi nyu mun Üretimi

Al ü mi nyu m yer yüzünde oksijen ve silisyu mdan sonra en çok bul unan el eme nttir ve yer kabuğunun %7, 8‟i ni ol uşt urur. Kı sa bir za man i çerisi nde he m ür etim he m de kull anı m açısı ndan öneml i geliş me göst er miş, endüstri de vazgeçil mez bir el e ment hali ne gel miştir.

Al ü mi nyu m doğada saf hal de bul un maz. Bunun sebebi, al ümi nyu mun oksijene karşı affi nitesi ni n yüksekli ği dir. Dol ayısı yl a al ümi nyum el desi al ümi nyu m silikat, de mir oksit ve al ümi nyu m oksitten ol uşan boksit cevheri nden yapılır. Boksit yer yüzünde ol dukça geni ş bir dağılım göst er mekt edir. Avustral ya, Ja mai ka, Endonezya, Guena, Rusya, Çi n, Br ezil ya örnek ol arak verilebilir ve bur daki boksit kaynakları %80‟li k bir kı sı m t eşkil eder. Yunani st an, Fransa, Yugosl avya, Macaristan Avr upa‟ nı n öne mli üreticileri arasındadır ve dünyadaki topl a m üreti min yakl aşık %14‟l ük kı s mı nı ol uşt urur [7].

Al ü mi nyu m boksitten 2 safhada üretilir; il ki boksitten al ümi na ( Al2O3) üreti mi i çi n

Bayer Pr osesi, i ki ncisi ise bundan al ümi nyu m ür eti mi i çi n Hall- Her oult Prosesi‟dir. 1 kg al ümi nyu m ür eti mi i çi n 2 kg al ümi na, 2 kg alü mi na i çi n i se 4 kg boksite i hti yaç duyul makt adır.

Ma denden çı karılan boksit cevheri, önceli kl e kırılır, kur ut ul ur ve sı vı kosti k soda ( Na OH) il e karıştırılı p ot okl av adı verilen basınçlı t ankl ara po mpal anır. Yüksek bası nç ve sı caklı kt a i şl eme t ut ul an boksit filtrasyon, çökt ür me i şl e ml eri sonucunda ol uşan eri meyen kalı ntılara ayrılır ve döner fırı nl arda al ümi nyu m hi dr oksiti n kalsi nasyonu il e al ümi na el de edilir. Kal si nasyondan çı kan al ümi na beyaz t oz hali nde el ektr oli zhaneye po mpal anır. Beyaz bir t oz gör ünü mündeki ha mma dde ol an al ü mi na ile birli kt e anot past a ve el ektroliti ol uşt uran kriyolit ( Na3Al F6) el ektroliz i şl e mi ni n

yapıl acağı hücreye yüklenir. Al ü mi nanı n er gime sı caklı ğı 20000_{C‟ nin üzeri nde}

(33)

er gitil miş kri yolit ( Na3Al F6 ) il e karıştırılır ve daha sonra bu çözelti el ektroliz edilir

( Şekil 3. 1 ). DC akı m uygul andı ğı nda çözün müş al ümi na, al ümi nyu m ve oksij ene ayrılır. Sı vı met al, ast arı negatif kut up ( kat od) ol arak ol uşt urul muş fırını n altı nda t opl anır. Pozitif kut up (anot), ergi miş banyoya sokul an kar bon bir bl okt ur ve etrafı nda açı ğa çı kan oksijen t arafı ndan yavaş bir şekil de yakılır. Karbon ol arak seçil mesi ni n sebebi i se, kar bonun böyl e yüksek sı caklı kl arda er gi miş banyo at ağı na ve hatt a sı vı al ümi nyu m at ağı na doğal ol arak direnç göst erebilen t ek el ektri k il et keni ol ması dır. Fırı n ast arı ise 3- 5 yıl arası nda sürekli elektrolize dayanabil ecek yapı dadır. Bi ri ncil al ümi nyu m ür eti minde en öne mli fakt ör yet eri kadar el ektri k enerjisi ni n uygun mali yett e el de edilmesi dir [7].

Bi ri ncil al ümi nyu m yukarı da anl atılan i şl e mler ile edilir. Al ü mi nyu m daha sonra yarı ür ün ve ür üne dönüşt ürül mek üzere, gereki yorsa al aşı mlandırılır kül çe (i ngot), T-i ngot, ür ün i ngot u veya ekstrüzyon i ngot u halinde dökül ür. T-i ngot ve sl abl ar en alışıl mış i şl e m f or mlarıdır ve genelli kl e bir yarı sürekli su soğut malı dökü m pr osesi yl e üretilir. Biri ncil al ümi nyu mun üreti m adı mları Şekil 3. 2‟de gösteril miştir. Ni hai al aşı mla madan sonra kull anılacak ol an esktrüzyon t akozl arı, hadde sl abl arı gi bi biri ncil dökü m al aşıml arı i çi n saf biri ncil al ümi nyu m bu yönt e mle üretilir. Takoz ve sl abl ar en alışıl mış i şle m f or mları dır ve genelli kl e bir yarı sürekli su soğut malı dökü m pr osesi yl e üretilir. Bu pr osesl er mi kr okristali n t ane boyut unu, opti mu m met al urji k özelli kl eri ve ki myasal ko mpozi syon ho moj enit esi ni sağl ayacak hı zlı soğut ma et kisi ni sağl arlar [7].

(34)

Şekil 3. 2: Biri ncil Al ümi nyu mun Ür eti m Saf hal arı [7]

El ektroliz il e üretilen biri ncil met al den farklı ol arak, i ki ncil met al (i ki ncil er git me) al ümi nyu m endüstrisi nde; çeşitli artı kl ardan yeni den er git me yol uyl a ya da eski hur da ol arak bili nen kul lanı m ö mr ünü kaybet miş al ü mi nyu m ür ünl eri ni n t ekrar dan değerl endiril mesi yl e el de edilir [7].

Al ü mi nyu mun kol ay bi r şekil de geri kazanılabil mesi ve bu özelli ği nden dol ayı yüksek veri mlili kt e ve i yi di zayn edil miş pr osesl erle doğr u i şl enmesi di ğer hafif

(35)

met aller i çerisi nde öne çı kması nı sağl ar. Tabl o 3. 1 i ki ncil al ümi nyu m üreti mi ni n biri ncil al ümi nyu m ür etimi ne göre %4 oranı nda enerji gerektirdi ği ni açı k bir şekil de ort aya koy makt adır [7].

Tabl o 3. 1: Bazı Met all eri n Biri ncil ve İki ncil Kaynakl ar dan Ür eti mi İçi n Gerekli Ol an Ter mal Enerjil er [7]

Bi ri ncil( kwh/ t on) İki ncil( kwh/t on) Kazanç( kwh/t on)

Tİ TANYUM 126. 000 52. 000 74. 000

MAGNEZYU M 90. 000 2000 88. 000

DE Mİ R 4300 1000 3300

BAKI R 13. 500 1700 11. 800

ALÜMİ NYUM 52. 000 2000 50. 000

İki ncil t eri mi kaliteyi değil sadece mal ze me orji ni ni belirtir. Al ümi myu mun yeni den değerl endiril mesi konusu enerji t asarrufu sağl a ması nedeni yl e ekono mi k ol duğu gi bi, bu i şl e mlerde gerekli yatırı mın biri ncil al ümi nyum ür eti mi i çi n yapıl ması gereken yatırı ma göre çok az düzeyde ol ması açısı ndan da büyük öne m t aşı makt adır. Al ü mi nyu mun yeni den değerl endiril mesi al ümi nyu mun üretil meye başl a ması nı t aki p eden yıllarda başl a mıştır. Al ü mi nyu m ür eti mini n art arak kull anı m ö mr ünü dol duran al ümi nyu m parçal arı n çoğal ması il e günü müzde bunl arı n hur dal arı nın yeni den değerl endiril mesi konusu öne m kazan makt adır. Bir kil ogra m al ü mi nyu mun cevher den el de edilişi 48-60 k wh enerji gerektir mekt edir. Bu değer çeli k i çi n 9 k wh, bakır i çi n 20 k wh‟ dir. Hamma dde ol arak al ümi nyumun enerji gereği çok yüksek ol up çeli ğe göre en az beş kat daha fazl adır [14].

Al ü mi nyu m hur dal arı n yeni den değerl endirilerek yeni al ümi nyu m al aşı mları nı n yapı mı ancak 3kwh/ kg enerji gerektir mekt edir. Bu da al ümi nyu mun cevher den üreti mini n %5 ile %7‟si kadar enerji ye eşdeğer dir.

Al ü mi nyu mun cevher den üreti minde 48kwh/ kg enerji gerekti ği ni kabul edersek, i ki ncil erit meden sonra ort al a ma enerji gereği 25kwh/ kg‟a düş mekt edir. Üçüncü