Alüminyum bronzlarının mekanik, yorulma, mikroyapı ve korozyon özelliklerinin incelenmesi
Investigation of mechanical, fatigue, microstructure and corrosion properties of aluminium bronzes
Yazar: MERİÇ METİN
Danışman: DOÇ. DR. MEHMET ÜNAL
Karabük Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Alüminyum bronzu = Aluminum bronze ; Aşınma = Wear ; Korozyon = Corrosion ; Mekanik özellikler = Mechanical properties ; Mikroyapı = Microstructure ; Yorulma = Fatigue

Özet:
Bu çalışmada yüksek mukavemet, mükemmel korozyon, aşınma ve yorulma direnci kombinasyonlarına sahip olan C95200 ve C95300 alüminyum bronzlarının (Cu-Al-Fe) mikroyapı, mekanik, aşınma ve korozyon özellikleri araştırılmıştır. Alüminyum bronzlarının element miktarları hesaplanıp hazırlandıktan sonra İndüksiyon ocağında ergitilmiştir. Ardından 1150 ºC' deki alaşımlar 250 ºC sıcaklık seviyesinde ısıtılan kokil kalıba dökülmüş ve böylece C95200, C95300 alüminyum bronz alaşımları üretilmiştir. Bu alaşımlardan gerekli ölçülerde hazırlanıp elde edilen numunelere Optik mikroskop, SEM, EDX, XRD testleri yapılmıştır. Ayrıca bu alaşımlara sertlik, çekme, çentik darbe, yorulma, aşınma, potansiyodinamik polarizasyon ve daldırma korozyon testleri uygulanmıştır. Alüminyum bronzlarının mikroyapıları incelendiğinde yapıda yarı kararlı β ve γ fazlarının yanı sıra α ve γ2 fazları da tespit edilmiştir. Kararsız β-fazından dönüşüm mekanizması ile iğnemsi yapıda α-fazının oluştuğu görülmektedir. Çekirdeklenme, β-fazı tane sınırlarında ve demir parçacıklarının etrafında başladığı görülmüştür. C95200 alaşımı Fe içeriğinin daha
v
fazla olmasından dolayı daha ince tane yapısına sahiptir ve daha az (β) fazına sahiptir. C95300 alaşımı taneleri daha kabadır ve daha fazla (β) fazına sahiptir. XRD sonuçları incelendiğinde ana matris(Cu) dışında Fe4Cu3, Fe3Al, CuAl2, Cu9Al4, AlCu3 intermetalik fazları tespit edilmiştir. Brinell sertlik test sonuçlarıında C95300 alaşımının sertlik sonucu, C95200 alaşımına göre %19,32 daha yüksek bulunmuştur. Çekme sonucu incelendiğinde C95300 alaşımının mukavemet ve sünekliği, C95200'e göre daha yüksektir. C95300 ün darbeye karşı direnci C95200'den daha düşüktür. C95200 alaşımının korozyon direnci C95300 alaşımına göre daha iyi olduğu ağırlık kayıplarından anlaşılmış ve bu değerler daldırma korozyon testi sonrası alınan SEM görüntüleriyle de desteklenmektedir. Aşınma sonuçları incelendiğinde C95300 alaşımı nispeten daha yüksek aşınma direnci göstermiştir.

Abstract:
In this study, microstructure, mechanical, wear and corrosion properties of C95200 and C95300 aluminum bronzes (Cu-Al-Fe), which have high strength, excellent corrosion, wear and fatigue resistance combinations, were investigated. After the element amounts of the aluminum bronzes were calculated and prepared, they were melted in the induction furnace. Then, the alloys at 1150 ºC were poured into a permanent mold heated at 250 ºC and thus C95200, C95300 aluminum bronze alloys were produced. Optical microscope, SEM, EDX, XRD tests were performed on the samples prepared and obtained from these alloys in required sizes. In addition, hardness, tensile, notch impact, fatigue, wear, potentiodynamic polarization and immersion corrosion tests were applied to these alloys. When the microstructures of aluminum bronzes were examined, metastable β and γ phases as well as α and γ2 phases
were detected in the structure. It is observed that the α-phase is formed in acicular structure by the mechanism of conversion from the unstable β-phase.
vii
It was observed that nucleation started at the β-phase grain boundaries and around the iron particles. C95200 alloy has finer grain structure and less (β) phase due to higher Fe content. C95300 alloy grains are coarser and have more (β) phase. When the XRD results were examined, Fe4Cu3, Fe3Al, CuAl2, Cu9Al4, AlCu3 intermetallic phases were detected apart from the main matrix (Cu). In Brinell hardness test results, the hardness result of the C95300 alloy was found to be 19.32% higher than the C95200 alloy. When the tensile result is examined, the strength and ductility of the C95300 alloy is higher than that of C95200. C95300 has lower impact resistance than C95200. It is understood from the weight losses that the corrosion resistance of the C95200 alloy is better than the C95300 alloy, and these values are also supported by the SEM images taken after the immersion corrosion test. When the wear results were examined, the C95300 alloy showed relatively higher wear resistance.