Çinko katkılarının Al-17Si-4Cu-0,6Mg-0,2Ti alaşımının yapısal, mekanik ve yağsız çalışma şartlarındaki sürtünme-aşınma özelliklerine etkisinin incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada Al-17Si, Al-17Si-4Cu, Al-17Si-4Cu-0,6Mg, Al-17Si-4Cu-0,6Mg-0,2Ti ve farklı oranlarda çinko içeren beş adet Al-17Si-4Cu-0,6Mg-0,2Ti-Zn alaşım kokil kalıba döküm yöntemi ile üretildi. Üretilen alaşımların kimyasal bileşimleri spark optik emisyon spektrometresi (Spark OES) yöntemi ile belirlenerek doğrulandı. Hazırlanan numunelerin içyapı incelemeleri ışık ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile gerçekleştirildi. Al-17Si alaşımının içyapısının alüminyumca zengin α, ötektik Al-Si, primer silisyum ve β fazlarından, üçlü Al-17Si-4Cu alaşımının Al-17Si alaşımındaki fazların yanı sıra bakırca zengin θ (CuAl2) fazını da içerdiği görüldü. Dörtlü Al-17Si-4Cu-0,6Mg alaşımında ise üçlü Al-17Si-4Cu alaşımındaki fazlara ilave olarak Mg2Si fazının oluştuğu ve ayrıca ikili ve üçlü alaşımda görülen β fazının dörtlü alaşımda π fazına dönüştüğü belirlendi. Titanyum ve çinko içeren beşli ve altılı alaşımların içyapısında ise yeni bir faz oluşmadığı ancak artan çinko oranı ile primer silisyum parçacıklarının irileştiği görüldü. Alaşımların sertliğinin ölçümünde Brinell sertlik ölçme yöntemi, mikrosertliğinin ölçümünde ise Vickers sertlik ölçme yöntemi kullanıldı. Alaşımların mekanik özellikleri üniversal bir test makinesinde yapılan çekme deneyleri ile belirlendi. Bakır, magnezyum ve titanyum katkılarının alaşımların sertlik, akma ve çekme dayanımı ile birlikte aşınma direncini artırdığı, kopma uzaması değerlerini ise düşürdüğü gözlendi. Artan çinko katkısı ile birlikte alaşımların sertliğinin arttığı görüldü. Akma, çekme dayanımı ve aşınma direncinin ise %3 çinko oranında en yüksek seviyeye ulaştığı belirlendi. Mekanik ve tribolojik denetlerden elde edilen sonuçlar alaşımların yapısal özelliklerine dayandırılarak irdelendi.

In this study, one for each Al-17Si, Al-17Si-4Cu, Al-17Si-4Cu-0.6Mg, Al-17Si-4Cu-0.6Mg-0.2Ti and five Al-17Si-4Cu-0.6Mg-0.2Ti-Zn with different content of zinc were produced by permanent mould casting. Chemical composition of the produced alloys was confirmed by spark optical emission spectrometry (Spark OES) method. Structural examinations of the alloys were carried out with optical and scanning electron microscopy (SEM). The hardness values of the alloys were determined by the Brinell hardness measurement method and Vickers hardness measurement method was used to measure the microhardness of the alloys. The mechanical properties of the alloys were determined by tensile tests performed with a universal testing machine. The microstructure of the Al-Si alloys consisted of aluminum rich α, eutectic Al-Si, primary silicon and β phases. Al-17Si-4Cu alloy showed a microstructure consisting of the θ (CuAl2) phase in addition to phases observed in the Al-17Si alloy. Al-17Si-4Cu-0.6Mg alloy showed a microstructure consisting of Mg2Si in the addition to the phases observed in the Al-17Si-4Cu alloy. In addition to this the β phase turned into π phase in the quaternary alloy. In the microstructure of Al-17Si-4Cu-0.6Mg-Ti and Al-17Si-4Cu-0.6Mg-0.2Ti-Zn alloys, no new phase was formed, with the increase in zinc ratio, but primary silicon particles were become coarsen. Copper, magnesium and titanium additions resulted in an increase in the hardness, yield strength, tensile strength and wear resistance of the alloys, while they caused a decrease in the elongation to fracture. The hardness of the alloys increased with increasing zinc additions, but the yield, tensile strength and wear resistance increased up to %3 zinc content. The results obtained from mechanical and tribological tests were discussed on the basis of structural changes observed in the alloys tested.