Çinko ve stronsiyum katkılarının EN AC 44100 alaşımının yapısal, mekanik ve tribolojik özelliklerine etkilerinin incelenmesi
Investigation of the effect of zinc and strontium additions on microstructure, mechanical and tribological properties of the EN AC 44100 alloy
Yazar: SÜHA ZİMİTOĞLU
Danışman: DOÇ. DR. ALİ PAŞA HEKİMOĞLU
Recep Tayyip Erdoğan Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Makine konstrüksiyonu = Machine construction ; Makine mühendisliği = Mechanical engineering ; Malzeme bilimi = Material science ; Malzeme davranışı = Material behavior ; Malzeme özellikleri = Material properties ; Malzeme üretimi = Material production

Özet:
Bu çalışmada bir adet EN AC 44100, bir adet EN AC 44100-%10Zn ve farklı oranlarda Sr içeren yedi adet EN AC 44100-10Zn-XSr alaşımı döküm yöntemiyle üretildi. Üretilen alaşımların iç yapısı standart metalografik yöntemlerle incelendi. Söz konusu alaşımların sertliği Brinell yöntemiyle, mekanik özellikleri çekme deneyi ile, tribolojik özellikleri ise bilye-disk esaslı bir sürtünme-aşınma deney düzeneği yardımıyla belirlendi. EN AC 44100 alaşımının içyapısının , ötektik Al-Si, primer Si ve (Al-Fe-Si) fazlarından, EN AC 44100-10Zn alaşımının ise α-Al, ötektik Al-Si, Al-Fe-Si-Zn ve primer Si fazlarından oluştuğu gözlendi. EN AC 44100-10Zn-(0,02-0,14)Sr alaşımlarında EN AC 44100-10Zn alaşımındaki fazlardan farklı olarak Al-Zn-Fe-Si fazı gözlendi. EN AC 44100-10Zn alaşımında Sr oranı %0,04 olduğunda Sr-Al-Si-Zn fazı oluşmuştur. Ayrıca EN AC 44100-10Zn-0,08Sr ve EN AC 44100-10Zn-0,1Sr alaşımlarında Al-Sr-Si fazı gözlendi. EN AC 44100 alaşımına yapılan %10Zn oranında Zn ilavesi yoğunluk, sertlik, akma ve çekme dayanımı değerlerini artırmıştır. EN AC 44100-10Zn alaşımına yapılan %0,02-0,08 Sr katkıları ise alaşımın sertlik, akma mukavemeti ve çekme mukavemeti değerlerini azaltmış, %0,12 ve 0,14 oranındaki katkılar ise söz konusu değerleri önemli oranda artırmıştır. En yüksek sürtünme katsayısını EN AC 44100 alaşımı, en düşük sürtünme katsayılarını EN AC 44100-10Zn-0,12Sr ve EN AC 44100-10Zn-0,14Sr alaşımları sergilemiştir. Zn ve Sr ilavelerinin EN AC 44100 alaşımının sürtünme katsayısını ve hacim kaybını önemli miktarda düşürdüğü görülmüştür. En düşük hacim kayıpları EN AC 44100-10Zn-0,12Sr ve EN AC 44100-10Zn-0,14Sr alaşımlarında, en yüksek hacim kaybı ise EN AC 44100 alaşımından elde edildi.

Abstract:
EN AC 44100 and EN AC 44100-10%Zn, and seven EN AC 44100-10Zn-XSr alloys were produced by casting. The microstructure of the alloys was investigated by metallographic techniques. The hardness of the alloys was measured by Brinell method, mechanical properties were determined by tensile test, and tribological properties were tested by using a ball-on-disc based friction-wear test setup. It was observed that EN AC 44100 alloy consists of α, eutectic Al-Si, primary Si and β(Al-Fe-Si) phases, while EN AC 44100-10Zn alloy consists of α-Al, eutectic Al-Si, Al-Fe-Si-Zn and primary Si phases. Al-Zn-Fe-Si phase was observed in EN AC 44100-10Zn-(0.02-0.14)Sr alloys, different from the phases in EN AC 44100-10Zn alloy. When the Sr ratio is 0.04% in EN AC 44100-10Zn alloy, Sr-Al-Si-Zn phase is formed. In addition, Al-Sr-Si phase was observed in EN AC 44100-10Zn-0.08Sr and EN AC 44100-10Zn-0.1Sr alloys. Addition of 10%Zn to EN AC 44100 alloy increased the density, hardness, yield, and tensile strength. The addition of 02-08% Sr to the EN AC 44100-10Zn alloy decreased the hardness, yield strength and tensile strength values of the alloy, while the additions of 0.12% and 0.14 increased these values significantly. EN AC 44100 alloy exhibited the highest friction coefficient, EN AC 44100-10Zn-0.12Sr and EN AC 44100-10Zn-0.14Sr alloys exhibited the lowest friction coefficients. It has been observed that Zn and Sr additions significantly reduces the friction coefficient and wear volume of EN AC 44100 alloy. The lowest wear volumes were obtained from EN AC 44100-10Zn-0.12Sr and EN AC 44100-10Zn-0.14Sr alloys, and the highest wear volume was obtained from EN AC 44100 alloy.