Çinko ve bakır katkılarının Al-7Si alaşımının yapı, mekanik ve tribolojik özelliklerine etkilerinin incelenmesi
An investigation of microstructural features, mechanical and tribological properties of Al-7Si based alloys containing zinc and copper
Yazar: MURAT BEDER
Danışman: YRD. DOÇ. YASİN ALEMDAĞ
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Bu çalışmada bir dizi üçlü Al-7Si-Zn ve dörtlü Al-7Si-4Zn-Cu alaşımları kokil kalıba döküm yöntemiyle üretildi. Çinko katkısının ikili Al-7Si esaslı, bakır katkısının ise üçlü Al-7Si-4Zn esaslı alaşımların yapı, mekanik ve tribolojik özelliklerine etkileri incelendi. 
Üçlü Al-7Si-Zn alaşımlarının içyapılarının alüminyumca zengin α-dendritleri ile ötektik ve birincil silisyum parçacıklarından oluştuğu görüldü. Dörtlü alaşımların içyapısında ise bu fazlar ile birlikte θ fazının yer aldığı gözlendi. T6 ve T7 ısıl işlemlerinin Al-7Si-4Zn-3Cu alaşımının dendritik yapısını ortandan kaldırdığı, ancak bu işlemlerin silisyum morfolojisi üzerinde belirgin bir etkiye sahip olmadığı görüldü. Al-7Si-Zn ve Al-7Si-4ZnCu alaşımlarının yoğunluk, sertlik, akma, çekme ve basma dayanımlarının artan çinko ve bakır oranları ile arttığı, kopma uzaması ve darbe direnci değerlerinin ise azaldığı görüldü. T6 ve T7 ısıl işlemlerinin Al-7Si-4Zn-3Cu alaşımının akma ve çekme dayanımını önemli ölçüde artırdığı ancak kopma uzamasını azada olsa düşürdüğü gözlendi. Üretilen üçlü ve dörtlü alaşımların hacim kaybı değerlerinin artan çinko ve bakır oranları ile azalarak sırasıyla %4Zn ve %3Cu oranlarında en düşük seviyelerine ulaştıktan sonra arttığı belirlendi. Söz konusu alaşımların hacim kaybının ise artan yük ile sürekli arttığı görüldü. Ancak, kayma hızı arttıkça dökülmüş durumdaki alaşımların hacim kaybının belirli bir hız değerine kadar azaldığı, bu değerin üzerinde artışa geçtiği T6 ve T7 ısıl işlemeleri uygulanmış alaşımın bu değerinin ise dökülmüş durumuna göre ters bir değişim sergilediği gözlendi. Aşınma deneyleri sonucunda alaşımların yüzeylerinde sıvama tabakalarının, mikroçatlakların ve ince çiziklerin oluştuğu, oksitlenmelerin ve soyulmaların meydana görüldü. 


Anahtar Kelimeler: Al-Si alaşımları, mekanik özellikler, ısıl işlem, triboloji

Abstract:
In this study, a series of ternary Al-7Si-Zn and quaternary Al-7Si-4Zn-Cu alloys were produced by permanent mould casting. The effects of zinc and copper additions on their microstructure, mechanical and tribological properties were investigated.
It was seen that the microstructure of ternary Al-7Si-Zn alloys consisted of aluminium rich α-dendrites, eutectic and primary silicon particles. In addition to these phases, θ phase was observed in the microstructure of quaternary alloys containing copper. T6 and T7 heat treatments removed the dendritic structure of the alloy but had no considerable effect on the silicon particles. The density, hardness, yield, tensile and comprehensive strengths of ternary and quaternary alloys increased with increasing zinc and copper contents respectively, but their percent elongation and impact energy decreased as the zinc and copper contents increased. T6 and T7 heat treatment caused a significant increase in the yield and tensile strength of the Al-7Si-4Zn-3Cu alloy, but a small decrease in its percent elongation. Volume loss of ternary and quaternary alloys decreased with increasing zinc and copper contents up to %4 Zn and %3 Cu respectively; when the zinc and copper  contents exceeded these levels it increased.  The volume loss of alloys as-cast and heat-treatment states increased continuously with increasing applied load. As the sliding speed increased volume loss of the alloys in as-cast state decreased up to its certain level, above which it started to increase. However the reverse trend was observed to T6 and T7 heat treated Al-7Si-4Zn-3Cu alloy as compared to that in its as-cast state. It was observed that wear surface of the alloys were characterised by smeared layers, microcracks, fine scratches, oxidation and delamination.


Key Words:  Al-Si alloys, mechanical properties, heat treatment, tribology