Cr ve Si katkısı ile modifiye edilmiş aluminyum bronzlarının tribolojisi

Abstract

Bu çalışmada, farklı Cr ve Si miktarlarının katkısıyla modifiye edilmiş aluminyum bronzlarının tribolojik karakterizasyonu gerçekleştirilmiştir. Başlangıçta döküm alaşımlarının mikroyapısal bileşenleri incelenmiş olup metalurjik analizler aluminyum bronzlarının tipik dentritik matrikslere sahip olduğunu ve α-Cu içerisinde yer alan çeşitli ikincil fazların (Fe-ce zengin silisitler) bulunduğunu göstermiştir. Hem ikincil fazların miktarı hem de döküm alaşımların mekanik özellikleri Si:Cr oranının bir fonksiyonu olarak değişmektedir ve alaşımlama oranı arttıkça sert partiküllerin (silisitlerin) ve sertliğin arttığı ortaya konulmuştur. Ancak bu sert partiküllerin döküm alaşımlarının darbe tokluk değerleri üzerine bozucu bir etkisi olmuştur. Daha sonrasında, kuru ve yağlayıcı ortamlarda tribolojik testler gerçekleştirilmiş olup mikroskobik incelemeler ve profilometrik analizler aşınma oranlarının hesaplanması için kullanılmıştır. Tribolojik sonuçlar; (i) kuru sürtünme koşullarında sürtünme katsayısı değerlerinin beklenildiği üzere yağlayıcı ortama göre daha yüksek olduğunu, (ii) Si:Cr oranı arttıkça modifiye edilmiş alaşımların aşınma oranlarının azaldığını ve kompozisyonlarda yer alan Si içeriğinin modifiye edilmiş alaşımların aşınma dirençlerinin kıyaslanmasında belirleyici bir özellikte olduğunu göstermiştir.

In this study, tribological characterization of aluminum bronzes modified with the addition of different Cr and Si contents is carried out. Initially, the microstructural features of cast alloys were examined and metallurgical analyses showed that aluminum bronzes had typical dendritic matrices and several secondary phases (Fe-rich silicides) were embedded in α-Cu. Not only the amount of secondary phases but also mechanical properties of cast alloys was varied as a function of Si:Cr ratio and it was concluded that as the alloying ratio increased both the amount of the hard particles (silicides) and hardness increased. However, these hard particles had a detrimental effect on the impact toughness values of cast alloys. Secondly, tribological tests were carried out under both dry and lubricated conditions and microscopical examinations and profilometrical analyses were used in order to determine wear rates. The tribological results showed that (i) friction of coefficient under dry sliding condition were higher than those of lubricated condition as expected, (ii) as Si:Cr ratio increased wear rates of the modified alloys decreased and (iii) the amount of Si content in the compositions could be the distinctive feature for the comparison of wear resistances of the modified alloys.