Yapay zekadan makale özeti
- Kısa
- Ayrıntılı
- Bu video, bir eğitmen tarafından sunulan malzeme bilimi disiplini kapsamında çökelti sertleşmesi konusunu anlatan eğitim dersi formatındadır.
- Video, Alfred Wilm'in 20. yüzyılın başlarında alüminyum metalini güçlendirmek için bakır ekleyerek keşfettiği çökelti sertleşmesi mekanizmasını detaylı şekilde ele almaktadır. İçerikte alüminyum-bakır faz diyagramı üzerinden çökelti sertleşmesinin nasıl gerçekleştiği, GP zone'ların oluşumu, yaşlandırma süreci ve farklı alüminyum serilerinde kullanılan bazlar (bakır, silisyum, çinko, lityum) açıklanmaktadır.
- Videoda ayrıca çökelti sertleşmesinin sıcaklık ve süre faktörlerine göre nasıl değiştiği, farklı sıcaklıklarda (120°C, 149°C, 104°C) ve sürelerde (1 saat, 1 gün, 1 ay) yapılan yaşlandırma işlemlerinin sertlik ve mukavemet değerlerine etkisi grafiklerle gösterilmektedir. Doğal ve suni yaşlandırma yöntemleri hakkında da bilgiler verilmektedir.
- 00:01Çökelti Sertleşmesi Nedir?
- Çökelti sertleşmesi meteorolojide ve malzeme biliminde önemli bir konudur ve mekanizması oldukça kompleks ve ilginçtir.
- Bu işlem özellikle yumuşak ve hafif metallerin mukavemetini arttırmada kullanılır.
- Çökelti sertleşmesi, Alfred Wilm tarafından 20. yüzyılın başlarında yumuşak alüminyum metalini güçlendirmek için bakır ekleyerek keşfedilmiştir.
- 00:34Çökelti Sertleşmesinin Keşfi
- Alfred Wilm, alüminyuma bakır katıp döküm sonrası su vererek sertleşme gözlemlemeye çalışmıştır.
- İlk başta herhangi bir sertleşme gözlemlenmemiş, ancak 24 saat sonra mukavemetinde ciddi bir artış gözlemlenmiştir.
- Bu işleme günümüzde çökelti sertleşmesi denilmektedir.
- 01:05Çökelti Sertleşmesinin Mekanizması
- Alüminyum ve bakırın kristal yapıları ve atom çapları birbirine yakındır.
- Alfred Wilm, çözeltiyi alıp aniden soğutarak (oda sıcaklığına inerek) çökeltiler oluşmasını sağlamıştır.
- Normal şartlarda döküm sonrası kristal yapının tamamen alfa olması beklenirken, çökelti sertleşmesinde farklı bir süreç gerçekleşir.
- 02:00Normal Soğutma Süreci
- Normal şartlarda döküm sonrası malzeme ısıtıldığında, önce alfa taneleri oluşur.
- Sonra alfanın içinde bulunan bakır atomları dışarıya kusur ve beta fazı oluşmaya başlar.
- Oda sıcaklığına geldiğinde tüm yapı dönüşmüştür ve tane sınırlarında nispeten yüksek oranda zenginleşme görülür, ancak bu yapı mukavemetsizdir.
- 04:19Çökelti Sertleşmesi Süreci
- Çökelti sertleşmesi için önce çözeltiyi alma işlemi yapılır, sonra yapı aniden soğutulur.
- Aniden soğutulduğunda beta çekirdeklenemez ve alfa kusamaz, bunlar intermatic pozisyonlarda kümelenmeye başlar.
- Bu ilk oluşan ve gözlemleyemediğimiz partiküllere GP zoneları (Gur-Preston zone'ları) denir ve çapları 25 atom civarındadır.
- 05:47Doğal Yaşlandırma ve Sonuç
- Oda sıcaklığında bırakıldığında (doğal yaşlandırma işlemi) GP zoneları yapıyla bütünleşerek büyür.
- Bu büyüyen faza theta bir fazı veya theta iki fazı denir ve mukavemeti ciddi anlamda arttırır.
- GP zone'lar kararsız bir yapı iken, theta fazları yarı kararlı bir yapıdır.
- 07:16Çökelti Sertleşmesi İçin Gerekli Şartlar
- Çökelti sertleşmesi için alüminyum-bakır faz diyagramında karışabilirlik aralığının olması gerekir.
- Karışabilirlik aralığının %3-5 civarında olması gerekir, çok dar bir aralık olursa GP zone'ları oluşmaz.
- Sollu eğri olması, yüksekte yüksek, düşükte düşük çözünürlük ve son yakınlar, yakınlar ve kristal yapılar olması da gerekli şartlardır.
- 10:01Kristal Yapılar ve Mukavemetlendirme
- Mikrop yapımında alüminyum ve bakır kristal yapıları kullanılır, bakır yavaş yavaş dışarıya kusulmaya çalışılır.
- Kristal yapıların çaplarının ve atom yarıçaplarının yakın olması gerekir ki elastik bir gerilim oluşabilsin.
- Tamamen uyumsuzluk olursa elastik gerilim oluşmaz ve mukavemetlendirme amaçlanan miktarda gerçekleşmez.
- 11:04Elastik Gerilim ve Mukavemetlendirme
- Alüminyum ve bakır arasında hafif bir uyumsuzluk olmalı ki elastik mikro yapıda elastik bir gerilim yaratsın.
- Bu açı farkı latis içerisinde kusur yaratır ve latisin enerjisini arttırır, böylece distokasyonların geçişine engel olur.
- Farklı atom grubu distokasyonların geçişine izin vermediği için mukavemet otomatik olarak artar.
- 12:15Yaşlandırma Süreci ve Partiküller
- Yaşlandırma esnasında GP zonları oluşur, bakır atomları alüminyum atomları ile mükemmel bir uyum içinde fakat çok az miktardadır.
- Yaşlandırma devam ettikçe bakır atomları gruplaşır, büyür ve kendi kristal yapılarını oluşturmaya başlar.
- Bu süreçte elastik deformasyon oluşur ve mukavemet artar.
- 13:13Yaşlandırma Sürecinin Etkileri
- Yaşlandırma fazla devam ederse elastik deformasyon yok olur ve latice uyumu kaybolur.
- Latice uyumu kaybolduğunda mukavemet düşmeye başlar, ancak hala ilk haline göre yüksek mukavemete sahiptir.
- Partiküller distokasyonların neden olduğu kayma hareketini engeller, bu nedenle ilk duruma göre yüksek mukavemet sağlar.
- 14:31Yaşlandırma Grafiği
- Yaşlandırma grafiğinde GP zonları oluştuğunda ani bir mukavemet artışı olur, bazen GP210 da oluşabilir.
- Yaşlandırma devam ettikçe Teta2 partiküllerin oluştuğu yerde mukavemet artışı elde edilir.
- Beta2 partiküllerin oluştuğu yerde uyumlu ve küçük boyutta latis uyumunun sağlandığı görülür, daha sonra düşüş elde edilir.
- 16:24Alüminyum Alaşımları ve Yaşlandırma
- Bazı alaşımlarda Teta2 veya Teta1 bazları her zaman oluşmak zorunda değildir.
- Alüminyum alaşımlarının her serisinde sertleşme görülmez, çökeltiye uygun seriler vardır.
- 2000 serisi genellikle bakırla, 6000 serisi silisyum ile, 7000 serisi çinko ile, 9000 serisi lityum ile yaşlandırılır.
- 17:27Mikro Yapı Görüntüsü
- Çinko %6,20 ağırlıkça, bakır ve magnezyum içeren bir alüminyum alaşımının elektron mikroskobu görüntüsü gösterilmiştir.
- 90.000 büyütme ile N1 ufazı elde edilmiş, GPS zone oluşmamış ve bu sayede mukavemet artışı sağlanmıştır.
- 7000 serisi alüminyum-Zn alaşımlarında genellikle GP-N1 ve dengesel N fazı görülür.
- 19:18Yaşlandırma Sıcaklığı
- Yaşlandırma işlemi sırasında kullanılan sıcaklık çok önemlidir.
- Doğal yaşlandırma, malzemeyi ısıttıktan sonra soğutup bekletme işlemidir.
- Suni yaşlandırma ise farklı sıcaklıklarda çözeltiye alarak yaşlandırma işlemidir ve endüstride tercih edilir.
- 20:20Sertlik Değişimi ve Sıcaklık Etkisi
- Kısa suni yaşlandırma işlemi düşük sıcaklıkta yapıldığında daha yüksek sertlik elde edilir.
- Sıcaklık arttıkça mukavemet maksimum pik noktalarında düşüşler gösterir, bu nedenle optimum sıcaklık doğru seçilmesi gerekir.
- Bir gün boyunca 120 santigratta işlem yapıldığında sineklik diğer sıcaklık değerleriyle eşdeğer olur.
- 22:45Sertlik ve Süre İlişkisi
- Maksimum sertliğe ulaşmak için bir ay kadar beklemek gerekir, ancak bu kısa bir süre değildir.
- Maksimum sertlik ve süreklilik için ideal bir süre ve sertlik bulunmaya çalışılır.
- En yüksek sertliğe ulaşmak için bir ay beklemek gerekmez, sıcaklığı artırarak bu süreç optimize edilebilir.
- 23:26Sıcaklık Artışının Etkileri
- Sıcaklıklar arttıkça mukavemet düşer çünkü gerilim azalır, yapı rahatlar ve difüzyon artar.
- Sıcaklık arttıkça faz diyagramında alfa içindeki alüminyum oranı azalır ve bakır oranı artar.
- Miktar dengesel çökelti miktarı artar, bu nedenle yapıdaki sertlik düşer.