Alüminyum diborid takviyeli alüminyum matrisli kompozitlerin abrazif aşınma davranışlarının incelenmesi
Investigation of abrasive wear behavior of aluminium diborid reinforced aluminium matrix composites
Yazar: ERMAN İNCİ
Danışman: DOÇ. DR. ÖMER SAVAŞ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Gemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Gemi Mühendisliği = Marine Engineering

Özet:
Bu çalışma AlB2 takviyeli alüminyum matrisli kompozitlerin üretimi ve aşınma davranışlarının incelenmesine yöneliktir.
Kompozitleri üretmek için öncelikle Al-2B master alaşımı çelik pota içerisinde 1200°C'de 1 saat ergitme işlemine alındıktan sonra 900°C'de 2 saat boyunca fırında bekletilmiştir. Bu şekilde Al matrisi içerisinde AlB2 borür yapıları ekzotermik reaksiyon sonucu kendiliğinden oluşmuştur. Üretilen kompozit malzemeler, bir filtreleme sistemi aracılığıyla farklı takviye oranlarında hazırlanmıştır. 
Farklı takviye oranına sahip kompozit malzemeler mikroyapı incelemeleri ve sertlik testlerinin ardından aşınma deneylerine tabi tutulmuştur. En yüksek sertlik, ortalama 74,06 HB değeri ile %15 takviye oranlı kompozitte görülmüştür. Saf Al matrisine ait sertlik değeri ise ortalama 28,59 HB olarak tespit edilmiştir. Kompozitin takviye oranı arttıkça sertliğinin de arttığı görülmüştür.
Aşınma deneylerinde farklı takviye oranında hazırlanan kompozit malzemelerin, aşındırıcı partikül boyutu, yük, kayma hızı ve kayma mesafesi parametrelerindeki davranışları incelenmiştir. Deneysel çalışmalar için Taguchi yaklaşımından faydalanılmıştır ve L27(35) ortogonal serisi baz alınarak deney reçeteleri oluşturulmuştur.
Kompozitlerin aşınma miktarı ağırlık kaybı metoduyla ölçülmüştür. Kompozit numuneler aşınma testleri öncesinde ve sonrasında hassas terazi ile ölçülmüştür.
Deneyler sonucunda, takviye oranının artışıyla birlikte malzemenin aşınmaya direncinin arttığı sonucuna varılmıştır. Takviye oranının yanısıra aşındırıcı partikül boyutunun, uygulanan yükün ve kayma mesafesinin de aşınmaya etkisi olduğu tespit edilmiştir. Aşındırıcı partikül boyutunun, uygulanan yükün ve kayma mesafesinin azalması ile daha düşük aşınma sonuçları elde edilmiştir.

Abstract:
In this study, production and wear behaviors of AlB2 reinforced aluminium matrix composites were investigated.
Al-2B master alloy was melted in a steel crucible for 1 hour at 1200°C and then kept in the oven for 2 hours at 900°C for production of the composites. In this way, the AlB2 boride structures in the Al matrix were formed spontaneously as a result of exothermic reaction. The composite materials produced in different reinforcement ratios through a filtering system.
Composite materials with different reinforcement ratios were subjected to abrasion tests after microstructures and hardness tests. The highest hardness was seen in the composite 15% reinforcement rate with an average value of 74,06 HB. The hardness value of pure Al matrix was determined as 28,59 HB. As the reinforcement ratio of the composites increased, the hardness values also increased.
The behavior of composite materials in abrasive particle size, load, sliding velocity and sliding distance parameters were investigated. For experimental studies, the Taguchi approach was used and experiment recipes were created based on the L27(35) orthogonal series.
The amount of wear of composites was measured by weight loss method. Composite samples were measured with precision scales before and after wear tests.
In the test results, it is concluded that the resistance of material to wear increases with the increase of reinforcement rate. In addition, it has been determined that the abrasive sanding, the applied load and the sliding distance have an effect on the wear. Lower wear results have been achieved with less particle size, less load and less sliding distance.