Magnezyum döküm alaşımlarına giriş

Magnezyum ve alüminyum basınçlı döküm parçalardan üretilmiş bir motor bloğu (Wikimedia Commons CC BY-SA 3.0)

Magnezyum hakkında ilk bilmemiz gereken şey, gerçekten çok hafif bir metal olduğu. Hatta yapısal uygulamalar için kullandığımız metal ve alaşımlar içinde en hafif olanı olduğunu söylememiz lazım. Zaten bu önemli özelliği nedeniyle magnezyumun özellikle yeni nesil otomobillerde kendine kullanım alanı bulmaya başladığını görüyoruz.

Magnezyumun bu kadar hafif olmasına rağmen alüminyum kadar geniş bir kullanım alanı bulamamış olmasının iki nedeni var: Bunlardan birincisi, bu malzemenin şekillendirilme becerisinin oldukça düşük olması. Zaten bu nedenle magnezyum parçaların çoğu zaman döküm yöntemleriyle üretildiklerini görüyoruz. Bir diğer nedeni ise, döküm sürecinin alüminyuma göre daha zahmetli olması.

Bu konuların ayrıntılarına girmeden önce, magnezyum üzerine yayımladığımız bu ilk yazıda, sadece sanayide kullanılan döküm alaşımlarının genel bir değerlendirmesini yapmakla yetineceğiz. O zaman ilk olarak, bu alaşımları nasıl isimlendirdiğimize bakarak başlayalım.

Mg döküm alaşımlarının gösterimleri

ASTM 275 standartı çerçevesinde magnezyum alaşımlarını adlandırmak için iki büyük harf, iki de rakamdan oluşan bir sistem kullanıyoruz: örneğin AZ63 gibi. Başta yer alan iki harf, alaşımda bulunan başlıca alaşım elementlerini temsil ediyor. Sonrasında gelen iki rakam ise, bu elementlerin yaklaşık kompozisyonlarını belirtiyor.

Mesela AZ63 örneğini ele alalım: A harfi malzemenin alüminyum ile, Z harfi ise çinko ile alaşımlandığını gösteriyor. Yani karşımızda bir Mg-Al-Zn alaşımı olduğunu anlıyoruz. Sonrasında gelen 6 rakamı alüminyumun yaklaşık %6 oranında, 3 rakamı ise çinkonun yaklaşık %3 oranında eklendiğini ifade ediyor.

Burada hep yaklaşık değerlerden bahsettiğimizin altını çizelim: Bu adlandırma sistemine bakarak alaşımın tam kompozisyonunu öğrenemiyoruz. Ayrıntılar için mutlaka ilgili referanslara başvurmamız gerekiyor.

Başlıca alaşım elementleri

Şimdi kısaca magnezyum alaşımlarında kullandığımız temel alaşım elementlerine ve bu elementlerin ortaya çıkarttığı etkilere bakalım:

A: Alüminyum (Al) – Çökelme sertleşmesi yaratabiliyor.
B: Bizmut (Bi)
C: Bakır (Cu) – Yüksek oranda olduğu zaman korozyon direncini olumsuz etkiliyor.
D: Kadmiyum (Cd)
E: Nadir toprak elementleri – 250°C’ye kadar yüksek sıcaklık dayanımını arttırıyor.
F: Demir (Fe) – Zararlı: Korozyon direncini düşürüyor.
H: Toryum (Th) – Çökelme sertleşmesi yaratabiliyor. 350°C’ye kadar yüksek sıcaklık dayanımını arttırıyor.
J: Stronsyum (Sr)
K: Zirkonyum (Zr) – Çökelme sertleşmesi yaratabiliyor. Çok kuvvetli bir tane inceltici.
L: Lityum (Li) – %10’un üzerinde eklendiğinde sünekliği ciddi şekilde arttırıyor.
M: Mangan (Mn) – Korozyon dayanımını arttırıyor (özellikle alaşımda Fe varsa).
N: Nikel (Ni) – Zararlı: Korozyon direncini düşürüyor.
P: Kurşun (Pb)
Q: Gümüş (Ag) – Isıl işlem görebilir bir ötektik sistem yaratıyor.
R: Krom (Cr)
S: Silisyum (Si) – Zayıf da olsa tane inceltici etki yaratıyor.
T: Kalay (Sn) – Dökülebilirliği arttırıyor.
V: Gadolinyum (Gd)
W: İtriyum (Y)
X: Kalsiyum (Ca) – Zayıf da olsa tane inceltici etki yaratıyor.
Y: Antimon (Sb)
Z: Çinko (Zn) – Çökelme sertleşmesi yaratabiliyor. Aynı zamanda tane inceltici etkisi var.

Gördüğünüz gibi, bu alaşımların isimlendirirken aslında oldukça basit bir sistem kullanıyoruz. İsterseniz son olarak sanayide kullanılan yaygın birkaç alaşımını ismini verelim, bu alaşımların ne içerdiğini yukarıdaki bilgilere bakarak bulması size kalsın.

AZ91, ZK51 ve AM50: Bu alaşımların hangi elementleri içerdiklerini bulabildiniz mi?

Kaynaklar ve ek bilgiler

İçerik hazırlığında kullanılan tüm kaynakların listesi için bu bağlantıyı takip edebilirsiniz.

Yazan: Dr. Arda Çetin. (Dökümhane Akademi ekibi hakkında ayrıntılı bilgi için bu bağlantıyı takip edebilirsiniz.)