Ag ilavesinin ZA-12 alaşımının mekanik ve tribolojik özelliklerine etkisi

Abstract

Çinko-Alüminyum alaşımları ailesi 20. yüzyıldan itibaren demir, bronz ve çelik gibi malzemelerin yerine dekoratif ve yatak malzemesi olarak kullanmaya başlanmıştır. Bunun temel sebebi aşınma direnci, korozyon direnci, düşük ergime sıcaklığı, yüksek mukavemet ve bronz alaşımlarına kıyasla daha yüksek sünekliğe sahip olmasından kaynaklıdır. 100 °C'yi geçen sıcaklıklarda mekanik ve aşınma direnci özelliklerinin bozulması nedeniyle sınırlı uygulama alanına sahiptirler.ZA-12 alaşımının daha etkin kullanılması amacıyla ile ek olarak Ag elementi eklenmesi ile birlikte mekanik özellikleri ve aşınma direncinin iyileştirilmesi hedeflenmiştir. Atmosfere açık koşullarda döküm yöntemiyle alaşıma eklenen Ag elementinin ZA-12 alaşımına etkisi incelenmiştir. Ag eklenmiş alaşım ve ZA-12 alaşım numunelerinin mikroyapı, mekanik ve aşınma özelliklerini karşılaştırmak üzere optik mikroskop, SEM incelemeleri, sertlik, basma deneyleri, aşınma testleri ve EDS analizleri gerçekleştirilmiştir. Yapılan çalışmalar sonucunda Ag eklentisinin mikroyapıda ötektik bölgeyi azalttığı tespit edilmiştir. Çözeltiye alma ısıl işlemi ile birlikte yapıya eklenen Gümüşün ötektoid bölge için yapıda alüminyum ile birlikte intermetallik bileşik oluşturmuştur. Yaşlandırma işlemi sonrası ise ZA-12 bazlı alaşımın mikroyapısındaki dentritlerin kısalmış, ZA-12+4Ag alaşımında ise ötektoid bölgeler artmış ve Ag çökmüştür. Ag eklentisinin her bir alaşımın sertlik değerini arttırdığı ve ısıl işlemlerin alaşımların döküm haline kıyasla sertlik değerini düşürdüğü gözlemlenmiştir. Ag eklentisi ve çözeltiye alma ısıl işlemi ile akma mukavemeti artarken, yaşlandırma ısıl işlemi ile azaldığı tüm alaşımlar için görülmüştür. Aşınma test koşullarından olan hız parametresi arttıkça malzemelerin aşınma hacmi artmaktadır. Aşınma hacmi Ag eklentisi ile birlikte genel olarak azalmaktadır. Yük parametresi arttıkça aşınma hacmi artmaktadır. Çözeltiye alma işlemi uygulanmış ZA12+4Ag alaşımın döküm haline kıyasla aşınma direnci artarken, yaşlanması ısıl işlemi ile birlikte azalmaktadır. Isıl işlem uygulanmış ZA12+4Ag ve ZA12 alaşımları için genel olarak aşınma direnci azalmaktadır. Sürtünme katsayısı aşınma hızı ile birlikte benzer sonuçlar göstermiştir.

The family of zinc-aluminum alloys has been used as a decorative and bearing material instead of materials such as iron, bronze and steel since the 20th century. The main reason for this is its wear resistance, corrosion resistance, low melting temperature, high strength and ductility. They have limited application area due to the deterioration of their mechanical and wear resistance properties at temperatures exceeding 100 °C.In order to use the ZA-12 alloy more effectively, it is aimed to improve the mechanical properties and wear resistance with the addition of Ag element of the alloy. The effect of the element added to the alloy by casting method in ambient conditions on the ZA-12 alloy was investigated. Optical microscope, SEM examinations, hardness, compression tests, wear tests and EDS were performed to compare the microstructure, mechanical and wear properties of alloys.As a result of the studies, it was determined that the eutectic region was decreased by Ag addition in the microstructure. The Ag addition was resulted in the intermetallic compound formation in the structure with solution heat treatment. After the aging heat treatment, the dendrite arms in the ZA-12 based alloy was shortened, while the eutectoid regions coarsened and Silver particles was precipitated in the ZA-12+4Ag alloy. It was observed that Ag addition increased the hardness value of each alloy and heat treatments decreased the hardness value of the alloys compared to casting. It was observed that yield strength increased with Ag addition and solution heat treatment, but it decreased with aging heat treatment. As the wear speed parameter of the wear resistance increases, the wear volume of the materials increases. Wear resistance generally decreases with the addition of Ag. As the load parameter increases, the wear resistance decreases. While the wear resistance of the solution heat treated ZA12+4Ag alloy increases compared to the cast state, the aging heat treatment decreases the wear resistance of the cast state. Generally, wear resistance decreases for heat treated ZA12+4Ag and ZA12 alloys. The friction coefficient showed similar results with the wear resistance.