Alüminyum alaşımlarının değişen döküm şartlarında mekanik ve aşınma özelliklerinin belirlenmesi
Determination of mechanical and wear properties of aluminum alloys in changing casting conditions
Yazar: İBRAHİM ARSLAN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MURAT ÇOLAK
Bayburt Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Alüminyum alaşımları = Aluminum alloys ; Alüminyum-silisyum alaşımlar = Aluminum-silicon alloys ; Sürtünme aşınması = Abrasive wear ; Yüzey aşınması = Surface wear ; Ötektik alaşımlar = Eutectic alloys

Özet:
Bu çalışmada, Etial 110, Etial 140, Etial 160, Etial 177 alüminyum döküm alaşımlarının (i) ilavesiz olarak, (ii) Al5Ti1B tane inceltici ilaveli olarak, (iii) Al5Ti1B tane inceltici ve Al10Sr modifiye edici ilaveli olarak, kum ve kokil kalıba dökümünde modifikasyon ve tane inceltme işlemlerinin, mikro yapıya, mekanik özelliklere ve aşınma özelliklerine etkileri incelenmiştir. Etial 110, Etial 140, Etial 160, Etial 177 alaşımlarında tane inceltici olarak, alaşım içerisine ağırlıkça %0,2 Ti etki edecek şekilde Al5Ti1B mastır alaşımı ve ağırlıkça %0,2 Sr etki edecek şekilde Al10Sr mastır alaşımı kullanılmıştır. Sözü geçen mastır alaşımlarının ve döküm yönteminin yukarıdaki döküm alaşımlarının mikroyapısına, mekanik özelliklerine ve aşınma özelliklerine etkilerinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Alüminyum alaşımlarının, döküm öncesi sıvı metal temizlik ölçümleri Düşürülmüş Basınç Testi (Reduced Pressure Test-RPT) ile kontrol edilmiştir. Döküm deneylerinden elde edilen numunelere, mikro yapı incelemeleri, Taramalı Elektron Mikroskop (Scanning Electron Microscopy-SEM) incelemeleri, yoğunluk ölçümleri, aşınma ve sertlik testleri uygulanmıştır. Yapılan inceleme ve test sonuçlarına göre, alaşımların her birinde, tane inceltici ilavesi nedeni ile mikro yapılarında ortaya çıkan dentritik ve kaba yapının bozunarak daha ince taneli bir yapı ortaya çıkardığı tespit edilmiştir. Modifiye edici ilavesi ise döküm içyapısında oluşan Si kristallerinin biçim ve boyutlarında değişikliğe sebep olduğu için alaşımların lamel şeklindeki yapısını fiberimsi yapıya dönüştürdüğü gözlenmiştir. Hem tane inceltici hem de modifiye edici ilaveleri sertlik artışına olumlu yönde etki etmiştir. Kum ve kokil kalıp kullanılarak üretilen alaşımlara TiB ve TiB-Sr ilavesi ile aşınma oranının azaldığı belirlenmiştir. Son olarak, kum kalıp yöntemi ile üretilen Etial 110 alaşımında en yüksek aşınma oranı elde edilirken, kokil kalıp yöntemi ile üretilen Etial 140-TiB-Sr alaşımında en düşük aşınma oranı elde edilmiştir.

Abstract:
This study has examined impact of modification and grain refining processess in sand and die casting of Etial 110, Etial 140, Etial 160, Etial 177 aluminum casting alloys - (i) with no additive, (ii) with Al5Ti1B grain refiner, (iii) with both Al5Ti1B grain refiner and Al10Sr modifier - on microstructure, mechanical and wear properties. Al5Ti1B master alloy as a grain refiner to effect by 0.2% Ti in weight and Al10Sr master alloy as a grain refiner to effect by 0.2% Sr in weight has been used in the Etial 110, Etial 140, Etial 160, Etial 177 alloys. It is aimed at determining the effects of aforementioned master alloys and casting method on the microstructure, mechanical properties and wear properties of the above casting alloys. Before casting of aluminum alloys, liquid metal cleaning measurements has been controlled by Reduced Pressure Test (RPT). Microstructure investigations, Scanning Electron Microscopy (SEM) investigations, density measurements, wear and hardness tests have been applied to the samples obtained from casting experiments. According to the investigations and test results, in each alloy, it was determined that the dentritic and coarse structure formed in the microstructures due to the addition of grain thinner decays to form a finer grain structure. The addition of the modifier has caused changes in the shape and size of the Si crystals formed in the casting internal structure and it was observed that the lamellar structure of the alloys transformed into a fiber-like structure. Both grain refiner and modifier additions have had a positive effect on hardness increase. It has been determined that the wear rate is reduced by adding TiB and TiB-Sr to the alloys produced using sand and gravity mold. Finally, the highest wear rate was obtained in Etial 110 alloy produced by sand mold method, while the lowest wear rate was obtained in Etial 140-TiB-Sr alloy produced by gravity mold method.