Bakır, silisyum veya nikel içeren Al-40Zn esaslı alaşımların yapısal, mekanik ve tribolojik özelliklerinin incelenmesi
An investigation of microstructural features and mechanical and tribological properties of Al-40Zn based alloys containing copper, silicon or nickel
Yazar: YASİN ALEMDAĞ
Danışman: PROF. DR. TEMEL SAVAŞKAN
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2007
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Mekanik özellikler = Mechanical properties ; Tribolojik özellikler = Tribological properties

Özet:
Bu çalısmada bir dizi ikili alüminyum-çinko, üçlü alüminyum-çinko-bakır, dörtlüalüminyum-çinko-bakır-silisyum ve alüminyum-çinko-bakır-nikel alasımı kokil dökümyöntemiyle üretildi. Çinko, bakır, silisyum ve nikel oranlarının üretilen alasımların yapı vemekanik özeliklerine etkileri incelendi. Üçlü ve dörtlü alasımların sürtünme ve asınmaözelliklerinin kayma yolu, basınç, hız ve yağ debisine göre değisimleri blok-disk esaslı birdeney düzeneği yardımıyla belirlendi. Elde edilen bulgular geleneksel bir yatak alasımıolan SAE 65 bronzundan elde edilen sonuçlarla karsılastırıldı.Bu çalısmada baz olarak alınan ikili Al-40Zn alasımının dökülmüs durumdaki içyapısının alüminyumca zengin göbekli ? dendritleri ile bunları çevreleyen ötektoid ? + ?fazlarından olustuğu görüldü. Bakır, silisyum veya nikel içeren üçlü ve dörtlü alasımlardaise ?, ? + ? ve ? fazları ile birlikte silisyum veya Al3Ni parçacıklarının bulunduğugözlendi.Al-40Zn-(0-5)Cu alasımlarının sertliği artan bakır oranı ile sürekli artarken, çekmedayanımının %3 Cu oranından sonra artan bakır oranı ile azaldığı görüldü. Silisyum venikel katkılarının Al-40Zn-3Cu alasımının çekme dayanımı ve kopma uzaması değerlerinidüsürdüğü gözlendi. Diğer taraftan alasımların sürtünme katsayısının artan basınçlaazaldığı, sıcaklık ve asınma ile meydana gelen hacim kaybının ise arttığı gözlendi.Alasımların sürtünme katsayısı kayma hızından pek fazla etkilenmezken, sıcaklığının artankayma hızı ile arttığı, hacim kaybının ise belirli bir hız değerinden sonra artısa geçtiğibelirlendi. Al-40Zn esaslı alasımlarda adhezyonun, SAE 65 bronzunda ise abrazyonun yanısıra adhezyonun da etkin asınma mekanizması olduğu gözlendi. Yapılan değerlendirmelersonucunda, Al-40Zn esaslı alasımların SAE 65 bronzundan daha üstün asınma direncisergilediği belirlendi.Anahtar Kelimeler: Al-Zn, Al-Zn-Cu, Al-Zn-Cu-Si ve Al-Zn-Cu-Ni Alasımları, Yapısalve Mekanik Özellikler, Sürtünme, Asınma ve Yağlama Özellikleri,Yapı-Özellik ?liskileri

Abstract:
In this study, a series of binary aluminum-zinc, ternary aluminum-zinc-copper,quaternary aluminum-zinc-copper-silicon and aluminum-zinc-copper-nickel alloys wereprepared by permanent mould casting. Their microstructure and mechanical propertieswere investigated in the as-cast and heat treated conditions and the effects of zinc, copper,silicon and nickel additions on these properties were determined. The friction and wearproperties of the alloys were investigated under different test conditions including slidingdistance, pressure, sliding speed and oil rate using a conforming block-on-disc testmachine. The results obtained from these alloys were compared with those obtained fromSAE 65 bearing bronze.It was observed that the microstructure of binary Al-40Zn alloy consisted ofaluminum-rich ? dendrites surrounded by eutectoid ? + ? phase. In addition to these phases?, silicon or Al3Ni particles were observed in the ternary or quaternary alloys containingcopper, silicon or nickel. It was found that the hardness of Al-40Zn-(1-5)Cu alloysincreased continuously with increasing copper content, but their tensile strength showed adecrease when the copper content exceeded %3. It was also observed that the additions ofsilicon and nickel decreased the tensile strength and elongation of Al-40Zn-3Cu alloy. Itwas shown that the friction coefficient of the alloys decreased with increasing pressure, buttheir temperature and volume loss showed reverse trend. It was observed that sliding speedhas no considerable effect on friction coefficient of alloys, but their temperature andvolume loss increased with it. Adhesion was found to be the most effective wearmechanism for the Al-40Zn based alloys, but both abrasion and adhesion operated for thewear of the SAE 65 bronze. As a result of this study, it was concluded that the Al-40Znbased alloys were much superior to the SAE 65 bronze as far as their wear resistance isconcerned.Key Words: Al-Zn, Al-Zn-Cu, Al-Zn-Cu-Si and Al-Zn-Cu-Ni Alloys, Microstructural andMechanical Properties, Friction, Wear and Lubrication Properties, Structure-Property Relationships