Zn-25Al esaslı alaşımların tribolojik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of tribological properties of Zn-25Al- based alloys
Yazar: REZA ANVARI MALEKI
Danışman: PROF. DR. TEMEL SAVAŞKAN
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Aşınma = Wear ; Isıl işlem = Heat treatment ; Sürtünme = Friction

Özet:
Bu çalışmada üç adet ikili Zn-Al, beş adet üçlü Zn-25Al-Cu, dört adet dörtlü Zn-25Al-3Cu-Si alaşımı kokil kalıp döküm yöntemiyle üretilmiştir. Üretilen alaşımlar içerisinden seçilen üçlü ve dörtlü alaşımların tribolojik özellikleri çubuk-disk esaslı bir aşınma deney düzeneği yardımıyla incelenmiştir. Bu çalışmada baz olarak alınan ikili Zn-25Al alaşımının içyapısının göbekli ß dendritleri ile ? ve ? fazlarından oluştuğu gözlenmiştir. Bu alaşıma %3 ve daha yüksek oranlarda bakır katılması durumunda ? fazının oluştuğu belirlenmiştir. Zn-25Al-3Cu-1Si alaşımının içyapısı ise üçlü alaşımda gözlenen fazlarla birlikte silisyum parçacıklarından oluştuğu görülmüştür. Zn-25Al-3Cu-1Si alaşımın dendritik yapısının T6 ısıl işlemi sonunda tamamen ortadan kalktığı ve bunun yerini ? tanelerinden oluşan bir yapının aldığı görülmüştür. Üçlü ve dörtlü alaşımların sertlik, çekme dayanımı ve basma dayanımı değerlerinin artan bakır ve silisyum oranları ile arttıkları, bu oranların belirli değerlerin üzerine çıkması durumunda ise azaldıkları gözlenmiştir. Alaşımların sıcaklık ve hacim kaybı değerleri artan basınç ile sürekli artarken, sürtünme katsayısı değerlerinin genelde azaldığı görülmüştür. Zn-25Al esaslı alaşımların kuru aşınma deneyine tabi tutulan numunelerinin yüzeylerinin altında yapısal değişimlerin meydana geldiği gözlenmiştir. İncelenen alaşımlar içerisinde en yüksek mukavemet ve aşınma direnci değerleri Zn-25Al-3Cu-1Si alaşımından elde edilmiştir. Yapılan değerlendirme sonucunda Zn-25Al esaslı üçlü ve dörtlü alaşımların SAE 660 bronzundan daha üstün mekanik ve tribolojik özelliklere sahip oldukları belirlenmiştir.

Abstract:
In this study, three binary Zn-Al, five ternary Zn-25Al-(1-5)Cu and four quaternary Zn-25Al-3Cu-(1-4)Si alloys were prepared by permanent mould casting. Tribological properties of the alloys were investigated using a pin-on-disc machine after studying their microstructure and mechanical properties. The microstructure of the binary Zn-25Al alloy consisted of large ß dendrites surrounded by aluminum-rich ? and zinc-rich ? phases. Addition of copper more than 3% produced ? phase mainly in the interdendritic channels of the alloy. The microstructure of the quaternary Zn-25Al-3Cu-1Si alloy revealed silicon particles, in addition to the phases observed in the ternary alloy. T6 heat treatment removed the dendritic microstructure of Zn-25Al-3Cu-1Si alloy and produced a new microstructure which consists of ? grains. The hardness and tensile and compressive strengths of the alloys increased with increasing copper and silicon contents, but when the copper and silicon contents exceeded certain levels the trend reversed. As the pressure increased working temperature and wear volume values of the alloys increased, but their friction coefficient decreased. Microstructural changes were observed underneath the surface of the Zn-25Al based alloys subjected to dry sliding wear tests. Among the alloys studied the highest strength and wear resistance were obtained with Zn-25Al-3Cu-1Si alloy. In addition, the Zn-25Al based ternary and quaternary alloys were found to be much superior to the SAE 660 bronze as far as their mechanical and tribological properties are concerned.