Kimyasal bileşimin çinko-alüminyum alaşımlarının yorulma özelliklerine etkisi

Abstract

Farklı kimyasal bileşimlerde bir dizi ikili çinko-alüminyum ve üçlü çinko- alüminyum-bakır alaşımı kokil döküm yöntemi ile üretildi. Üretilen alaşımların kimyasal bileşimleri, yaş kimyasal analiz ve atomik absorpsiyon yöntemleri ile belirlendi. Söz konusu alaşımların iç yapıları optik ve elektron mikroskobu yardımıyla incelendikten sonra, sertlik ve çekme dayanımları ölçüldü. Dönel eğmeli yorulma deney makinasında yapılan deneyler sonucunda söz konusu alaşımların gerilme-çevrim sayısı eğrileri (Wöhler diyagramı) belirlendi. Yorulma sonucunda kırılan örneklerin kırılma yüzeyleri hem ışık, hem de taramalı elektron mikroskobu yardımıyla incelendi. İkili çinko-alüminyum alaşımlarının yorulma ömrü ve yorulma dayanımının geniş bir gerilme ve çevrim sayısı aralığında, alüminyum oranı ile doğru orantılı olarak arttığı görüldü. Bakır katkısının, yorulma dahil olmak üzere ikili çinko-alüminyum alaşımlarının mekanik özelliklerini iyileştirdiği, belirli bir oranın üzerindeki bakır katkısının ise söz konusu alaşımların yorulma davranışlarını olumsuz etkilediği gözlendi. Yorulma deneylerinden elde edilen sonuçlar alaşımların kimyasal bileşimi, iç yapıları ve mukavemetlerine dayandırılarak açıklandı. İncelenen alaşımlar içerisinde en yüksek yorulma ömrü, en yüksek sertlik ve çekme dayanımına sahip olan ZnA140Cu3 alaşımıdan, en düşük yorulma ömrü ise en düşük sertlik ve çekme dayanımına sahip olan ZnAl20 alaşımından elde edildi. Yapılan korelasyonlar sonucunda ikili çinko-alüminyum ve üçlü çinko-alüminyum- bakır alaşımlarının yorulma davranışlarının Basquin bağıntısı ile ifade edilebileceği görüldü. Anahtar kelimeler : Çinko-Alüminyum Alaşımları, Yorulma Özellikleri, Gerilme-Çevrim Sayısı Diyagramı, Basquin Bağıntısı IV

A series of binary zinc-aluminum and ternary zinc-aluminum-copper alloys were produced by permanent mould casting. Chemical composition of the alloys were determined using wet chemical and atomic absorption analysis. The microstructure of alloys were investigated using optical and electron microscopy. The hardness, tensile strength and percentage elongation of the alloys were measured by hardness and tensile testing. Fatigue properties of these alloys were examined using a rotating beam fatigue testing apparatus. As a result of this work stress-number of cycles curves (Wöhler diagram) of these alloys were obtained. The fracture surface of the fatigue samples were examined using both optical and scanning electron microscope (SEM). It was observed that over a wide range of test conditions fatigue strength and fatigue life of the binary zinc-aluminum alloys increased proportionally with increasing aluminum content. It was also observed that, small amount of copper additions improved mechanical properties including fatigue behaviour of the binary zinc-aluminum alloys. However, copper addition above a certain percentage decreased both tensile and fatigue strength of the alloys. The results, obtained from the fatigue tests were explained in terms of chemical composition, microstructure and strength of the alloys. The highest fatigue life and fatigue strength was obtained from ZnA140Cu3 alloy, which has the highest hardness and tensile strength, the lowest fatigue life and fatigue strength was obtained from ZnA120 alloy, which has the lowest hardness and tensile strength. The correlation of the experimental results showed that the fatigue behaviour of binary zinc-aluminum and ternary zinc-aluminum-copper alloys can be expressed by the Basquin equation. Keywords: Zinc-Aluminum Alloys, Fatigue Stress, Fatigue Life, Stress-Number of Cycle Diagram, Basquin Equation