Alüminyum silisyum alaşımı bir yatak malzemesinin aşınma performansına kolemanit ilavesinin etkisinin incelenmesi
Investigation of effect of colemanite addition on the wear performance of an aluminum silicon alloy journal bearing material
Yazar: SELAHATTİN BUDAK
Danışman: PROF. DR. MEHMET KAPLAN
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Kaymalı yatak = Slide bearing

Özet:
Kaymalı yataklar, hareketli parçaların desteklenmesinde kullanılan makine elemanlarıdır ve bunların üretilmesinde malzeme seçimi çok önemlidir. İlk zamanlarda tahta, demir ve deri gibi malzemeler kaymalı yatak malzemesi olarak kullanım imkanı bulmuş ancak bu malzemelerin istenilen özellikleri karşılayamaması gibi nedenlerden dolayı bronz, pirinç ve beyaz metaller bunların yerini almıştır. Kaymalı yatak malzemesi olarak kullanılan söz konusu malzemelerin pahalı olması ve tribolojik özelliklerinin çoğu uygulamalar için yetersiz kalması nedeniyle son yıllarda bunların yerine alüminyum esaslı alaşımlar geliştirilmiştir.
Saf alüminyum diğer saf elementler gibi döküm kabiliyetinin kötü ve mekanik özelliklerinin yetersiz olması gibi nedenlerden dolayı; silisyum, bakır, manganez, çinko ve magnezyum başta olmak üzere çeşitli alaşım elemanları ilave edilerek matris malzemesi olarak kullanılmaktadır. Alüminyum ve alaşımları, dökülebilmeye uygun, düşük yoğunluklu, düşük ergime sıcaklığına sahip ve mekanik özellikleri oldukça iyidir. Silisyum karbür ve alümina gibi metalik bileşiklerle çok iyi uyum sağlarlar. Bu yüzden alüminyum ve alaşımları MMK (metal matrisli kompozit) üretimi için çoğunlukla tercih edilen bir malzemedir. 
Bu çalışmada öncelikle, AlSi6ZnCuFe alaşımı bir referans malzemesi üretilmiştir. Bir sonraki aşamada referans malzemesine ppm düzeyinde kolemanit ilave edilerek 6 değişik içerikte deney malzemesi döküm yöntemiyle üretilmiştir. Daha sonra bu numuneler, deneysel çalışmalarda kullanılmak üzere, gerekli temizleme işlemi yapılarak kullanıma hazır hale getirilmiştir.
Kolemanit katkılarının deney numunelerinin mikroyapı ve mekanik özelliklerine etkilerini belirlemek amacıyla OM, EDX 'li SEM, DTA, DTG, TG/TGA termal analiz testleri, sertlik ölçümleri, aşınma, korozyon ve basma deneyleri gerçekleştirilmiştir. 
Yapılan deneysel çalışmaların sonucunda, ppm düzeyindeki kolemanit ilavesinin bu yatak malzemenin mikroyapı ve mekanik özelliklerini dikkate değer oranda artırdığı tespit edilmiştir. Buna karşılık malzemenin faz dönüşüm sıcaklığı dahil diğer termal özelliklerinde önemli bir değişiklik gözlenmediği ancak belirli kolemanit katkı oranlarında bazı numunelerde ani oksitlenmeye neden olduğu tespit edilmiştir.
Anahtar kelimeler: Kaymalı yatak, Kolemanit, Aşınma, SEM, EDX

Abstract:
Journal bearings are machine elements that are used in support of moving parts and selection of materials for their manufacture is very important. In the beginning, some materials such as wood, iron and leather had opportunities being used as plain bearings materials. However, because of reasons such as not to satisfy desired properties; bronze, brass and white metal has taken place of them. Aluminum based alloys have been developed in recent years to replace the mentioned materials used as journal bearings materials due to some disadvantages such as being expensive and insufficient tribological properties for most applications. 
Pure aluminum like other pure elements is used as the matrix material by adding various alloying elements especially silicon, copper, manganese, zinc and magnesium for reasons such as poor castability and inadequate mechanical properties. Aluminum and its alloys are suitable for casting and they have a low density, a low melting point and their mechanical properties are quite good. They adapt well with metallic compounds such as silicon carbide and alumina. Therefore, aluminum and its alloys are often preferred material for manufacturing MMC (metal matrix composite).
In this study, firstly, a reference material of AlSi6ZnCuFe alloy has been produced. In the next step, 6 different content experimental materials have been designed with the casting method by adding ppm level colemanite to the reference material. Then, these specimens have been provided with ready to use by making the necessary cleanup for use in experimental studies.
In order to determine the effects of colemanite ingredients on the microstructure and mechanical properties of test specimens; OM, SEM with EDX, DTA, DTG, TG/TGA thermal analysis tests, hardness measurements, wearing out, corrosion and compression experiments have been carried out.
As a result of the experimental studies, it was determined that the insertion of ppm level colemanite made a considerable percentage of increase in the microstructure and mechanical properties of bearing material. In contrast, it was not observed any significant changes in other thermal properties including material phase transition temperature. However, it was determined that the insertion of colemanite caused sudden oxidation in some specimens at certain colemanite adding ratio.
Keywords: Sliding bearing, Colemanite, Wear, SEM, EDX