Alüminyumun olumlu olarak bilinen birçok özelliklerinin yanı sıra döküm ve mekanik özellikleri zayıftır. Zayıf olan bu özelliklerin iyileştirilmesi amacıyla alüminyuma katkı (ilave) alaşım elementleri katılmaktadır. Alaşımların kullanma yerlerine göre tercih edilmesi açısından, alaşım elementlerinin alüminyum üzerindeki etkileri bilinmelidir.
Alüminyuma katkı olarak ilave edilen temel alaşım elementlerindendir. % 1-12 oranları aralığında katılırlar. Alaşımdaki Cu (bakır) miktarı arttıkça alaşımın akıcılığı, çekme dayanımını(gerilmesi) ve sertliğini artar. Cu(bakır) iç büzülmeleri azaltır, alaşımın işlenebilme kabiliyetini artıran alaşım elementidir.Aynı zamanda sıcak yırtılmaya karşı mukavemeti azalttığından dökümü zorlaştırır. Dövme alaşımlarda Cu(bakır) %3-5 oranlarında kullanılmaktadır.Cu(bakır) oranı %5‟ten fazla kullanıldığı zaman malzemenin mekanik olarak işlenebilmesi güçleşir. Ayrıca korozyon direncini azaltır ve elektrik iletkenliğini düşürür. Döküm alaşımlarda ise %12 ye kadar kullanılabilirse de, genellikle %10‟dan fazlası kullanılması tercih edilmemelidir
Alüminyuma %20’ye kadar ilave edilebilir(hiper ötektiküstü). Si(silisyumun)’la beraber bir miktar Mg katılarak ısıl işlem uygulanabilen döküm parçalara Al-Si alaşımları meydana getirirler. Bu alaşımların çekme mukavemetleri yüksek olmayıp 13.6-15.4 Kg/mm² arasında değişir. Korozyon dirençleri, ısıl ve elektrik iletkenlikleri yüksek, genleşmeleri düşüktür. Bu alaşımların korozyon direnci yüksek fakat işlenebilmesi zordur(Silisyum miktarı arttıkça işleme kabiliyeti zayıflar). Döküm alaşımlarda %12’ye(ötektik yapı) kadar Si alaşımın akıcılığını ve yüksek sıcaklık dayanımını artırır.
Mg(Magnezyum) ilavesi bir cüruflaşma meydana getirdiği için alüminyum alaşımlarının dökümünü zorlaştırır. Bunu önlemek için malzemeye Be (berilyum) ilave edilir. Özel parça dökümlerde tekrar ergitme esnasında dikkat edilmelidir.Zira malzeme oksitlenme ve Mg kaybetme eğilimindedir. Oluşan oksitleri gidermek için sisteme klor gazı verilir(sağlık ve çevre açısından olumsuzlar meydana getirir. %8 Mg içeren alüminyum alaşımlarının korozyon dirençleri yüksek ve anodik oksidasyon (eloksal kaplama) özellikleri iyidir.
Mn (Mangan) tane küçültücü bir rol oynar. Alaşımın korozyon direncini azaltmadan çekme mukavemetini artırır. Bakır ve silisyum alaşımlarına ilave edildiği zaman yüksek sıcaklıkta dökülen dökümün mukavemetini artırır. Manganın demirle reaksiyona girmesine (birleşmesine) izin verilmemelidir. Aksi takdirde oluşan büyük tanecikler alaşımın mukavemetini düşürür. Manganın ısıl işleme bir etkisi yoktur. Al-Mn alaşımlarına ısıl işlem uygulanamaz. Mangan alaşımın ergime noktasını yükseltir.
Zn(Çinko) bazı alüminyum alaşımlarında istenmeyen yabancı(empürite) eleman olarak bulunur. Artan çinko miktarlarında alaşımın akıcılığı artmakla beraber yüksek sıcaklık dayanımı azalır. Soğuma esnasında büyük çekilmeler,çekmeler oluşur. Olumlu bir sonuca ulaşmak için dökümün hızlı soğutulması ve büyük çıkıcılar(şişler) kullanılması gerekir. Çinko katkısıyla bütün alüminyum alaşımlarının haddelenebilme kabiliyeti iyileşir. Özellikle magnezyumla beraber ilave edilirse haddelenme kabiliyetini artırdığı gibi yüksek çekme ve darbe mukavemeti de sağlar.
Alüminyum alaşımlarında tane küçültücü bir etki gösterir. % 0,05-0,250 sınırları arasında ilave edilirler. Basınçlı döküm alaşımlarına Ti ilavesi zararlıdır. Çünkü Ti İlavesi akışkanlığı azaltır, bu durum ise döküm sırasında zorluk çıkartır. Basınçlı dökümlerde soğuma çabuk olduğundan küçük taneler kendiliğinden oluşur. Titanyum çekme mukavemetiyle sünekliliği artırır, ısı iletkenliğini ise azaltır. Endüstride Ti Bor(AlTiB) ile beraber kullanılır.
Al-Fe alaşımları pek kullanılmazlar. Demir, alüminyum alaşımlarında empürite olarak bulunup, miktarı farklılık gösterir. Demir bazı uygulamalarda mukavemeti, yüksek sıcaklıklarda sertliği artırma gibi alaşım özelliklerini iyileştirici özelliğe sahiptir. Ayrıca sürekli döküm kalıplarının sıcak çatlamaya olan direncini artırır. Bazen de çekilmeleri azaltmak için demir ilave edilir. Demirin bir başka özelliği de tane küçültücü olmasıdır. Bununla beraber yüksek silisyumlu alaşımlarda demir miktarının fazla oluşu kaba kristalli ve gevrek bir yapıya neden olur.
Nikel alüminyum alaşımlarına yüksek olmayan yüzdelerde katıldığı takdirde tıpkı bakır gibi dayanım ve sertliği artırır. Alaşıma parlaklık ve yansıtıcılık vererek yüzey kalitesini iyileştirir(parlaklık). Yüksek demir yüzdelerinin olumsuz etkilerini dengeler. Genellikle yüksek sıcaklıklarda, yüksek dayanım ve sertlik istenen alaşımlara katılır. Alaşımlardaki nikel miktarı % 0.5-3.0 arasında değişir.
Metal ergidikten sonra ilavesi oldukça kolaydır. Bakır ve nikelle kullanıldığı zaman çok dayanıklı bir alaşım meydana getirir. Alüminyum alaşımlarında kalay düşük ve yüksek sıcaklıklarda dayanımı düşürür. Alaşım içindeki miktarı %0,5-1.0 arasında olduğunda gevrekliği artırır ve alüminyuma göre daha katodik olduğundan korozyon direncini olumsuz yönde etkiler. Kalayın alüminyum içindeki erirliği çok düşüktür. Yatak olarak kullanılan alüminyum alaşımlarının en önemli bileşenlerinden biriside kalaydır. Basınçlı döküm alaşımlarında kalaya çok az rastlanır.
Pb(kurşun)özellikle kalay(Sn) ve bizmut(Bi) ile kullanıldığında alaşımın işlenebilme kabiliyetini artırır. %0.5 den aşağı miktarlarda ilave edilir. Alüminyuma göre daha katodik olduğundan alaşımının korozyon direncini düşürür. Alüminyum içerisindeki çözünürlüğü çok düşürür.
Cr(Krom) genellikle % 0,10-0,60 oranlarında ilave edilir. Tane küçültücü rol oynar. Titanyumla beraber kullanılır. Al-Zn-Mg alaşımlarına, korozyon direncini artırmak ve gerilim çatlaklarını azaltmak için ilave edilir. Kromun alüminyum içindeki çözünürlüğü çok düşüktür. Burada ikinci faz çökelmesi görülmez. Bu nedenle Al-Cr alaşımlarına ısıl işlem uygulanamaz. Bünyede oluşan Cr-Al bileşikleri yüksek sıcaklıklarda mukavemeti artırıp, malzemeyi korozyona dayanıklı hale getirir. Krom da mangan gibi alaşımın ergime sıcaklığını yükseltir.
Genellikle % 0.01 oranında kullanılır. Titanyumla beraber iyi bir tane küçültücüsüdür. Bor kullanılmadığı zaman titanyumun tane küçültme etkisi, tekrar ergitme esnasında azalır. Titanyum gibi bor da çekme mukavemetini ve sünekliliği artırır.
Kaynak : Metal Dünyası Dergisi