7075 ALÜMİNYUM ALAŞIMININ MEKANİK VE MİKROYAPI ÖZELLİKLERİNE SANTRİFÜJ DÖKÜMDE KALIP MALZEMESİNİN ETKİLERİ

Abstract

Bu çalışmada, yüksek dayanım ve düşük yoğunluk özellikleriyle savunma, otomotiv ve havacılık sektörlerinde yaygın olarak kullanılan Al 7075 alaşımı, dört farklı kalıp malzemesi (metal, seramik, kum, alçı) kullanılarak dökülmüş ve soğuma hızının mikroyapı ile mekanik özellikler üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Metal kalıp, yüksek ısı iletkenliği sayesinde en hızlı soğumayı sağlamış ve bu durum ince taneli, yoğun bir yapı oluşmasına neden olmuştur. Bu yapı, en yüksek sertlik, basma dayanımı ve aşınma direnci ile sonuçlanmıştır. Seramik kalıp da benzer şekilde nispeten iyi sonuçlar vermiştir. Kum ve alçı kalıplarda ise daha yavaş soğuma nedeniyle tane büyüklüğü artmış, gözeneklilik fazlalaşmış ve mekanik özellikler düşmüştür. EDS analizleri, Cu elementinin tane sınırlarında yoğunlaştığını, Mg'nin ise ana matris içinde homojen dağıldığını göstermiştir. XRD ve DSC analizlerinde, özellikle metal ve seramik kalıpta dökülen numunelerde çökelme sertleşmesine katkı sağlayan fazlar (MgZn?, Al?CuMg) daha yoğun bulunmuştur. Aşınma testlerinde en düşük sürtünme katsayısı metal kalıpta gözlenmiş, yüzey pürüzlülüğü de bu sırayı desteklemiştir. Sonuçlar, kalıp malzemesinin yalnızca geometrik şekil vermekle kalmayıp, aynı zamanda mikroyapı ve mekanik performansı da doğrudan etkilediğini ortaya koymaktadır.

In this study, the Al 7075 alloy, known for its high strength and low density and widely used in aerospace, automotive, and defense industries, was cast using four different mold materials: metal, ceramic, sand, and plaster. The aim was to examine the effect of cooling rate on microstructure and mechanical properties. The metal mold, due to its high thermal conductivity, enabled the fastest cooling, resulting in a fine-grained and dense structure. This structure led to the highest hardness, compressive strength, and wear resistance. The ceramic mold also provided relatively good performance. In contrast, the sand and plaster molds resulted in slower cooling, coarser grains, increased porosity, and lower mechanical properties. EDS analysis revealed that copper tended to concentrate at grain boundaries, while magnesium was homogeneously distributed within the matrix. XRD and DSC results showed that strengthening precipitates such as MgZn? and Al?CuMg were more prominent in the metal and ceramic mold samples, indicating a greater potential for precipitation hardening. Wear tests showed the lowest friction coefficient for the metal mold, which also correlated with lower surface roughness values. These findings confirm that mold material plays a critical role not only in shaping the part but also in controlling the solidification rate, microstructural characteristics, and final mechanical performance of Al 7075 alloy.