SiC takviyeli alüminyum matrisli kompozitlerin farklı ortamlardaki aşınma davranışlarının incelenmesi
Analysis of abrasion behavior of SiC reinforced aluminum matrix composites in different environments
Yazar: FATMA KÖZ
Danışman: PROF. DR. YAVUZ SUN
Karabük Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Alüminyum = Aluminum ; Aşınma davranışı = Wear behavior ; Aşınma deneyleri = Wear tests ; Metal matrisli kompozitler = Metal matrix composites

Özet:
Bu tez çalışmasında, basınçlı infiltrasyon yöntemi kullanılarak farklı basınç değerleri altında alüminyum matrisli seramik partikül takviyeli kompozitler üretilmiştir. Matris malzemesi olarak AA6061 ve AA2024 alüminyum alaşımları tercih edilmiş olup takviye elemanı olarak da 37µm tane büyüklüğüne sahip silisyum karbür (SiC) partikülleri kullanılmıştır. Üretilen bu kompozitler de matris ve takviyelerin bileşenleri hacimce %50-%50 olarak sisteme dahil edilmişlerdir. Öncelikle yoğunluk ölçümü, porozite hesapları, X-Işını difraksiyonu (XRD), Taramalı elektron mikroskobu (SEM)ve optik mikroskop ile mikroyapı analizleri yapılarak karakterize edilmiştir. Daha sonra sertlik ve aşınma testleri yapılmıştır. Farklı basınç değerlerinde üretilen bu kompozit malzemelerden alınan sertlik değerleri birbirleriyle kıyaslanarak üretimdeki basınç değişiminin malzeme üzerindeki etkileri incelenmiştir. Buna göre 7-8 bar basınç arasında AA2024-SiC malzeme için saptanan artış değerinin AA6061-SiC malzemeye göre daha düşük olduğu saptanmıştır. Aşınma testleri ise; kuru ortam, %3,5 NaCl çözeltisi ve motor yağı olmak üzere üç farklı ortam şartlarında her bir test numunesi için 20-40-60N değişken yük değerleri altında yapılmıştır. Bu yük değişimlerine göre kaydedilen verilerle elde edilen aşınma katsayısı-aşınma hızı grafiklerinden kıyaslamalar yapılmıştır. AA2024-SiC malzemesinin 7 bar basınçta üretilmiş olanlarının AA6061-SiC malzemesine kıyasla kuru ortamda 60N yük altında %12,5, tuzlu su ortamında daha az, motor yağı ortamında ise %66,7 daha fazla aşınmıştır. AA2024-SiC malzemesinin 8 bar basınçta üretilmiş olanlarının AA6061-SiC malzemesine kıyasla kuru ortamda 60N yük altında %44,44, tuzlu su ve motor yağı ortamlarında %50 daha az aşınmıştır. Dolayısıyla 7 ve 8 bar basınçta üretilen AA2024-SiC malzemeler AA6061-SiC ile kıyaslandığı zaman aşınmaya karşı dirençlerinin daha yüksek olduğu saptanmıştır.

Abstract:
In this thesis study, ceramic particle reinforced composites with aluminum matrix were produced under different pressure values using the pressure infiltration method. AA6061 and AA2024 aluminum alloys are preferred as matrix materials, and silicon carbide (SiC) particles with a grain size of 37µm are used as reinforcement elements. In these composites produced, the rates of the matrix and reinforcements were included in the system as 50% -50% by volume. For the characterization of these composites, density-porosity calculations, microstructure analysis in optical metal microscope, then XRD and SEM analyzes were performed, and hardness and wear tests were carried out to determine the mechanical properties of the material. By comparing the hardness values obtained from these composite materials produced at different pressure values, the effects of the pressure change on the material were examined and it was determined that the increase value determined for AA2024-SiC material between 7-8 bar pressure was lower than that of AA6061-SiC material. The wear tests; It was carried out under variable load values of 20-40-60N for each test sample under three different ambient conditions: dry environment, 3.5% NaCl solution and engine oil, and comparisons were made from the wear coefficient-wear rate graphs obtained with the data recorded according to these load changes. According to the general results obtained here, for AA2024-SiC material, the samples produced with 8 bar in all three abrasion conditions compared to those produced with 7 bar; It was concluded that those produced with 7 bar for AA6061-SiC material have higher wear resistance than samples produced with 8 bar.