Çinko-alüminyum esaslı alaşımların yorulma özelliklerinin incelenmesi

Abstract

ÖZET Değişik kimyasal bileşimlerde, üç adet üçlü çinko-alüminyum-bakır, bir adet dörtlü çinko-düminyum-bakır-silisyum alaşımı kokil döküm yöntemi ile üretildi. Söz konusu alaşımların yorulma özellikleri, laboratuvarda imal edilen dönel eğmeli bir yorulma deney makinası yardımıyla incelendi. Söz konusu alaşımlar için ilk gerilme-çevrim sayısı eğrileri (Wohler diyagramı) elde edildi. Yorulma sonucunda kınlan alaşımların kırılma yüzeyleri, ışık ve taramalı elektron mikroskobu yardımıyla ayrıntılı biçimde incelendi. İncelemeler sonucunda, çinko-alüminyum esaslı alaşımların yorulma eğrilerinin birbirine çok benzediği ve mukavemet değerlerine göre sıralandığı gözlendi. Bu nedenle, alüminyum oranı arttıkça, yorulma ömrünün az da olsa arttığı görüldü, incelenen çinko- alüminyum esaslı alaşımlar içerisinde, en uzun yorulma ömrü, en yüksek mukavermet değerine sahip olan ZnA140Cu2Sil alaşımından, en kısa yorulma ömrü ise, en düşük çekme mukavemetine sahip olan ZA-27 alaşımından elde edildi. Yorulma deneyine tabi tutulan çinko-alüminyum alaşımlarının kınlma yüzeylerinin, tipik yorulma belirtilerine sahip olduğu ve söz konusu alaşımların oldukça gevrek bir kınlma davranışı sergilediği gözlendi. Aynca, çinko alüminyum esaslı alaşımların, aşın yaşlandınlmış durumdaki AlCu4Sil (Etial 220) alaşımından daha yüksek yorulma dayanımına veya daha uzun yorulma ömrüne sahip olduğu belirlendi. Ancak, piyasadan tedarik edilen CuZn20 pirincinin, söz konusu alaşımlardan çok daha üstün yorulma davranışı sergilediği gözlendi. Anahtar kelimeler : Çinko-alüminyum alaşımlan, yorulma dayanımı, yorulma ömrü, gerilme-çevrim sayısı diyagramı.

SUMMARY Investigation of Fatigue Properties of Zinc-Aluminum Based Alloys A series of ternary zinc-aluminum-copper and a quaternary zinc-aluminum-copper- silicon alloys were produced by permanent mould casting. Fatigue properties of these alloys were examined using a rotating beam fatigue testing apparatus which was designed and constructed for this work. As a result of this work, stress-number of cycles (S-N) curves or Wohler diagrams of these alloys were obtained. Fracture surfaces of the test samples were examined using both optical and scanning electron microscope (SEM). The S-N curves of these alloys found to be similar to each other showed an arrangement according to their strength values. For this reason, the fatigue life of these alloys were found to be increased with increasing aluminum content. Among the zinc- aluminum based alloys examined, the longest fatigue life was obtained from the ZnA140Cu2Sil alloy, which has the highest strength value, and the lowest fatigue life was obtained from the ZA-27 alloy which has the lowest tensile strength. It was also found that the fracture surfaces of zinc-aluminum based alloys obtained after fatigue testing, showed typical fatigue fracture surface characteristics and these alloys in general exhibited brittle fracture behaviour. The fatigue strength of zinc-aluminum based alloys was found to be higher than that of AlCu4Sil alloy, but CuZn20 brass exhibited superior fatigue behaviour than the zinc- aluminum based alloys. Key Words : Zinc-aluminum based alloys, fatigue strength, fatigue life and S-N diagrams. VI