Alüminyum bronz alaşımlarında tane incelticilerin mikroyapı ve mekanik özelliklere etkisi

Abstract

Alüminyum bronzları; korozyon direnci, aşınma direnci ve tribolojik özellikler bakımında avantaj sağladığı birçok alanda kullanılmaktadır. Otomotiv, havacılık, denizcilik ve savunma sanayi sektörlerinde özel ve nitelikle malzeme olarak tercih edilmektedir. Bu yüksek lisans tez çalışmasında, CuAl9Fe, CuAl10Ni5Fe4 ve CuAl14Fe5Mn2 olmak üzere 3 farklı alaşıma farklı oranlarda Cr ve B elementlerinin ilave edilebilirliği hususu araştırılmıştır. Deneyselçalışmalarda seçilen bu 3 alaşım indüksiyon ocağında ergitilmiş ve gerekli ilave alaşım elementler katılarakkokil kalıba döküm işlemi yapılmıştır. Döküm sonrasında kimyasal analizler, mikro yapısal incelemeler, sertlik, çekme ve aşınma testleri yapılmıştır. Yapılan elementel analiz çalışmalarında seçilen oranlar için Cr elementinin hedeflenen miktarlarda alaşımlara geçtiği ancak B elementinin geçmediği tespit edilmiştir. Yapılan mikro yapı incelemelerinde mikro yapının genel olarak α, β ve κ fazlarından oluştuğu ancak faz oranlarının alaşım tipine göre değiştiği görülmüştür. CuAl9Fe'de κ fazları yoğun olarak gözlemlenirken, CuAl10Ni5Fe4 ve CuAl14Fe5Mn2 alaşımlarında bu fazın yoğunluğunun azaldığı tespit edilmiştir. Sertlik ölçüm sonuçlarına bakıldığında; en yüksek sertlikler CuAl14Fe5Mn2 de tespit edilmiş olup, Cr elementinin artışı ile 3 alaşımda da kısmi sertlik artışları görülmüştür. Sertlik artışı oranına bakıldığında; en yüksek oran CuAl9Fe alaşımında gözlemlenmiştir. Çekme test sonuçlarına bakıldığında; Cr ilavesiyle mekanik özelliklerde kısmi bir artış görülmüş olup, bu artış % 0,6 Cr ilavesiyle CuAl9Fe alaşımında gözlenmiştir. Aşınma test sonuçlarına bakıldığında en düşük aşınma kayıpları CuAl14Fe5Mn2 de tespit edilmiştir. Cr elementindeki artışla aşınma kaybında kısmı düşüşler görülmüştür. Sonuç olarak CuAl9Fe, CuAl10Ni5Fe4 ve CuAl14Fe5Mn2 alaşımlarına katılan Cr elementiyle sertlik, mekanik özellikler ve aşınma direncinin belirli ölçülerde iyileştiği tespit edilmiştir.Anahtar Kelimeler: Alüminyum bronzu, CuAl10Ni5Fe4, CuAl9Fe, CuAl14Fe5Mn2

Aluminum bronzes; which are used in many areas where they provide advantages in terms of corrosion resistance, wear resistance and tribological properties. It is preferred as a special and qualified material in theautomotive, aviation, maritime and defense industry sectors. In this master thesis, the possibility of addition of Cr and B elements in different ratios to three different alloys, namely CuAl9Fe, CuAl10Ni5Fe4 and CuAl14Fe5Mn2, was investigated. In the experimental studies, these three alloys were melted adding the necessary additional alloying elements in the induction furnace and then purred to the mold. Chemical analyzes, microstructural studies, hardness, tensile and wear tests were carried out after casting. In the elemental analysis tests, it was determined that the element Cr dissolved in the alloys in the targeted amounts for the selected ratios, but the B element was not found. In the microstructural investigations, it was seen that the microstructure is generally composed of α and κ phases, but the phase ratios varied according to the alloy type. While κ phases were observed intensely CuAl9Fe alloy, these phases were observed less in CuAl10Ni5Fe4 and CuAl14Fe5Mn2 alloys. From the hardness measurement results; the highest hardness values were determined in CuAl14Fe5Mn2. However, it can besaid that partial hardness increases were observed in all three alloys with the increase of Cr element.Considering the hardness increase rate; the highest rate was observed for CuAl9Fe alloy. From the tensiletest results; a partial increase in mechanical properties was observed with the addition of Cr. The highestincrease was observed in the CuAl9Fe alloy with the addition of 0.6% Cr. Considering the wear test results,the lowest weight losses were found for CuAl14Fe5Mn2. However, it can be said that partial decreases inweight loss were observed with the increase in Cr element. As a result, it was determined that the Cr element added to CuAl9Fe, CuAl10Ni5Fe4 and CuAl14Fe5Mn2 alloys positively affected the hardness, mechanical properties and wear resistance to a certain extent. Keywords: Aluminum bronze, CuAl10Ni5Fe4, CuAl9Fe, CuAl14Fe5Mn2