Plazma elektrolitik oksidasyon yönteminin Al/Al2O3 metal matrisli kompozit malzemelere uygulanması

Abstract

Toz metalürjisi ile üretilmiş seramik partikül takviyeli alüminyum metal matrisli kompozitlerde, çalışma şartları altında kuvvet ve ısı etkisiyle takviyelerin ayrılması, Al-MMK'lerin aşınma ömürlerini kısaltmaktadır. Bu tez çalışmasında toz metalürjisi yöntemi ile Al numuneler ve Al matrisli, %5ve %10 oranında Al2O3 seramik partikül içeren kompozitler üretilmiştir. Numuneler üzerine plazma elektrolitik oksidasyon (PEO) işlemi ile seramik kaplama uygulanmıştır. İşlem için 20A/dm2 akım yoğunluğu ve 30 dk süre belirlenmiştir. Elektrolit olarak 1g/l KOH ve 7g/l Na2SiO3 çözeltisi kullanılmıştır. Numunelerin görsel karakterizasyonu için taramalı elektron mikroskobu (SEM) görüntüleri alınmış, gerekli görülen yerlerde EDS analizi yapılmıştır. Sertlik ölçümleri mikro Vickers yöntemi ile, numune yüzeyine 2 kg yük uygulanarak yapılmıştır. Numunelere, pin-on-silindir test düzeneğinde 10N kuvvet altında, 0,5m/s hızla aşınma testi uygulanmıştır. Test sırasında eş zamanlı kuvvet ölçümleri ile sürtünme katsayıları tespit edilmiştir. Aşınma kaybı değerleri kütle ölçümü ile belirlenmiştir. Karakterizasyon ve aşınma testleri sonucunda, takviye partikül içeriğinin kaplama homojenliğini bozduğu fakat, altlık malzeme dayanımını artırması sebebiyle aşınma dayanımına olumlu katkıda bulunduğu görülmüştür.

Separation of reinforcements under the effect of force and heat in ceramic reinforced aluminium matrix composites produced by powder metallurgy shortens the wear lifespan of Al-MMCs. In this thesis, Al samples and Al matrix composites containing, 5% and 10% Al2O3 ceramic particles were produced by powder metallurgy. Plasma electrolytic oxidation (PEO) treatment was applied to the samples. A current density of 20 A/dm2 and duration of 30 min were determined for the process. 1 g/l KOH and 7 g/l Na2SiO3 solution were used as the electrolyte. Scanning electron microscope (SEM) images were taken for visual characterization of the samples and EDS analysis was performed where necessary. Hardness measurements were made by micro Vickers method with 2 kg load applied to the sample surface. The specimens were subjected to a wear test at a speed of 0.5 m/s under a force of 10 N in a pin-on-cylinder test apparatus. Simultaneous force measurements and friction coefficients were determined during the test. Wear loss values were determined by mass measurement.As a result of the characterization and wear tests, it was found that the reinforcement particulate content ruined the coating homogeneity but contributed positively to the abrasion resistance by increasing the strength of the substrate material.