Bakır ve/veya silisyum içeren zn-15al esaslı alaşımların yapısal, mekanik ve tribolojik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of microstructure and mechanical and tribological properties of zn-15al based alloys containing copper and/or silicon
Yazar: ALİ PAŞA HEKİMOĞLU
Danışman: PROF. DR. TEMEL SAVAŞKAN
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2013
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Çinko-alüminyum alaşımları = Zinc-aluminum alloys

Özet:
Bu çalışmada beş adet ikili Zn-(5-25)Al, beş adet üçlü Zn-15Al-(1-5Cu) ve altı adet Zn-15Al-3Cu-(0,5-3)Si alaşımı kokil döküm yöntemiyle üretildi. Üretilen alaşımların yapısal, mekanik ve tribolojik özellikleri dökülmüş ve ısıl işlem görmüş durumlarda incelendi. Aşınma deneyleri blok-disk esaslı bir aşınma deney düzeneği yardımıyla gerçekleştirildi.
İkili Zn-15Al alaşımının içyapısının ß dendritleri ile ötektik (ß + ?) ve ötektoid (? + ?) karışımlardan, üçlü Zn-15Al-(3-5)Cu alaşımlarının içyapılarının Zn-15Al alaşımının yapısında bulunan fazlar ile ? fazından, dörtlü Zn-15Al-3Cu-(0,5-3)Si alaşımlarının içyapılarının ise üçlü alaşımların yapılarında yer alan fazlar ile silisyum parçacıklarından oluştuğu görüldü. Zn-15Al-3Cu ve Zn-15Al-3Cu-1Si alaşımlarına uygulanan T5 ısıl işleminin bu alaşımların dendritik yapılarında belirgin bir değişime yol açmadığı, ancak ? fazının parçalanmasına neden olduğu görüldü. T7 ısıl işleminin ise bu alaşımların dendritik yapılarını tamamen ortadan kaldırdığı ve ayrıca ? fazının kısmen dönüşerek T? fazının oluşmasına yol açtığı gözlendi. Üçlü alaşımlar içerisinde en yüksek çekme dayanımı ve aşınma direnci Zn-15Al-3Cu alaşımından, dörtlü alaşımlar içerisinde en yüksek çekme dayanımı ve aşınma direnci ise Zn-15Al-3Cu-1Si alaşımından elde edildi. Uygulanan T5 ve T7 ısıl işlemlerinin bu alaşımların sertlik ve mukavemet değerlerinin yanı sıra aşınma dirençlerinin de azalmasına yol açtığı gözlendi. İncelenen Zn-15Al esaslı alaşımların aşınma dirençlerinin sertlikten çok çekme dayanımına bağlı olduğu belirlendi. Zn-15Al esaslı üçlü ve dörtlü alaşımların Al-12Si alaşımı ve SAE 660 bronzuna göre, özellikle yağsız durumda çok daha üstün aşınma davranışı sergiledikleri gözlendi.
Anahtar Kelimeler: Zn-15Al Esaslı Alaşımlar, Zn-15Al-3Cu, Zn-15Al-3Cu-1Si, İçyapı, Mekanik Özellikler, Sürtünme ve Aşınma.

Abstract:
In this study, five binary Zn-(5-25)Al, five ternary Zn-15Al-(1-5)Cu and six quaternary Zn-15Al-3Cu-(0,5-3)Si alloys were prepared by permanent mould casting. Their structural, mechanical and tribological properties were investigated in the as-cast and heat treated conditions. Friction and wear tests were carried out using a block-on-disc machine.
The microstructure of the binary Zn-15Al alloy consisted of ß dendrites, eutectic (ß + ?) and eutectoid (? + ?) mixtures. Ternary Zn-15Al-(3-5)Cu alloys contained ? phase in addition to the phases present in the binary alloy and quaternary Zn-15Al-3Cu-(0,5-3)Si alloys revealed silicon particles in addition to the phases present in the ternary alloys. T5 heat treatment had no significant effect on the dendritic microstructures of Zn-15Al-3Cu and Zn-15Al-3Cu-1Si alloys. However, the dendritic microstructure of these alloys was completely removed after T7 heat treatment which also caused the formation of T? phase by decomposition of ? phase. Among Zn-15Al based ternary and quaternary alloys the highest tensile strength and wear resistance were obtained with Zn-15Al-3Cu and Zn-15Al-3Cu-1Si alloys, respectively. T5 and T7 heat treatments reduced the hardness, strength and wear resistance of these alloys. In addition, the wear resistance of the Zn-15Al based alloys was observed to be dependent upon their tensile strength rather than their hardness. The wear resistance of Zn-15Al based ternary and quaternary alloys was found to be much higher than those of Al-12Si alloy and SAE 660 bronze especially in dry sliding condition.
Key Words: Zn-15Al Based Alloys, Zn-15Al-3Cu, Zn-15Al-3Cu-1Si, Microstructure, Mechanical Properties, Friction and Wear.