Nano Al2O3 takviyeli A356 Al matrisli nanokompozitlerin aşınma davranışlarının incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, farklı sürelerde mekanik öğütme işlemi ile üretilen nano AI2O3 takviyeli A356 AI matrisli kompozit malzemelerin aşınma davranışları incelenmiştir. İki aşamada yapılan bu çalışmanın ilk aşamasında, A356 AI alaşım tozlarına bileşim (% ağ) % 1 oranda nano AI2O3 tozları ilave edilmiştir. Mekanik öğütme yöntemiyle farklı sürelerde (1, 2, 3, ve 4 saat) üretilmiştir. Bu aşamada, optimum öğütme süresi belirlemek amacıyla MA/MÖ yöntemi süresinin toz boyutu, sertlik, yoğunluk, mikro yapı ve aşınma davranışlarındaki etkisi incelenerek, deneysel çalışmalarda kullanılacak olan optimum MA/MÖ süresi belirlenmiştir. Aşınma testleri, 1 ms-1 kayma hızında, 30 N yük altında ve dört farklı kayma mesafesinde (500, 1000, 1500 ve 2000) pin on disk cihazında yapılmıştır. Yapılan çalışmalar sonucunda, MA/MÖ süresi arttıkça toz boyutunda artış olduğu belirlenmiştir. Sertlik ve aşınma testleri sonucunda en yüksek değerde sertlik ve en düşük değerde ise ağırlık kaybı 1 saat mekanik öğütme yöntemi ile üretilmiş numunelerde ölçülmüştür. Çalışmanın ikinci aşamasında, % 0,25, %0,5, % 1 ve %2 olmak üzere ayrı ayrı nano AI2O3 ilave edilen ve ilk aşamada belirlenen optimum mekanik öğütme süresi ile mekanik öğütülen kompozit malzemeler, 520 MPa başınç altında ön şekillendirilerek, 550 ºC'de 10-6 milibar vakum altında sinterlenmiştir. Üretilen kompozit numunelerin aşınma davranışları incelenmiştir. A356 AI matrisli kompozitlerde takviye elemanı olarak nano AI2O3 miktarı arttıkça gözenek miktarının arttığı görülmektedir. Yapılan mikro yapı ve aşınma deneyleri sonucunda, en yüksek sertlik ve en düşük ağırlık kaybı değerini veren takviye oranı % 1 oranında ilave edilen kompozit numunelerde ölçülmüştür. En düşük sertlik değerini % 2 oranında mekanik alaşımlanan kompozitler ve en yüksek ağırlık miktarının veren % 0,25 nano AI2O3 ilave edilen kompozit numunelerden alınmıştır.

In this study, the wear behavior of nano AI2O3 reinforced A356 AI matrix composite materials produced by mechanical grinding process for different periods was investigated. In the first stage of this two-step study, 1% nano AI2O3 powders were added to A356 AI alloy powders. It was produced in different times (1, 2, 3, and 4 hours) by mechanical grinding method. At this stage, in order to determine the optimum grinding time, the effect of the duration of the MA / MG method on the dust size, hardness, density, microstructure and wear behavior has been examined and the optimum MA / MG time to be used in the experimental studies has been determined. Abrasion tests were carried out on pin on disc device at 1 ms-1 shear rate, under 30 N load and at four different shear distances (500, 1000, 1500 and 2000). As a result of the studies, it was determined that as the duration of MA / MG increases, the powder size increases. As a result of hardness and abrasion tests, the highest hardness and the lowest value weight loss were measured in samples produced by mechanical grinding method for 1 hour. In the second stage of the study, 0,25%, 0,5%, 1% and 2% nano Al2O3 are added separately and the mechanical grinding composite materials with the optimum mechanical grinding time determined in the first stage are pre-shaped under 520 MPa, 550 ºC in 10-6 millibars were sintered under vacuum. The wear behavior of the composite samples produced was examined. It is seen that the amount of pore increases as the amount of nano Al2O3 increases as a reinforcing element in A356 AI matrix composites. As a result of the microstructure and abrasion tests, the reinforcement rate, which gives the highest hardness and the lowest weight loss value, was measured in composite samples that were added at the rate of 1%. The lowest hardness value was taken from 2% mechanically alloyed composites and 0.25% nano Al2O3 composite samples giving the highest weight.