Titanyum di-borid ile fonksiyonel olarak derecelendirilmiş alüminyum ana yapılı kompozitlerin aşınma davranışlarının Taguchi yaklaşımıyla incelenmesi
Investigation of wear behavior of aluminum based composites functionally graded with titanium-diboride by Taguchi approach
Yazar: HASAN KILIÇ
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, 2022
Konu: Gemi Mühendisliği = Marine Engineering ; Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Fonksiyonel derecelendirilmiş malzemeler = Functionally graded materials ; Sürtünme aşınması = Abrasive wear ; Taguchi yöntemi = Taguchi method ; Titanyum diborür = Titanium diboride

Özet:
Bu çalışmada Fonksiyonel Derecelendirilmiş in situ TiB2/Al, TiB2/Al-%4Si ve TiB2/Al-%4Cu Kompozitlerinin savurma döküm yöntemiyle üretilmesi ve aşınma özelliklerinin incelenmesi hedeflenmektedir. Sıvı matris içerisinde Titanyüm Diborür (TiB2) partikülleri oluşturmak için in situ tekniği kullanılmıştır. 1200 Co'da hazırlanan Al-Ti çözeltisi 800 Co'ye indirilerek Al(sıvı) + TiB2(katı) çözeltisi elde edilmiştir. Ardından çözelti 1500 rpm'de savurma kuvveti altında savrulurak kompozitler üretilmiştir. Üretilen Fonksiyonel Derecelendirilmiş Kompozitlerin özellikleri incelenirken yoğunluk testleri, abrasif aşınma analizleri, sertlik incelemeleri ve mikro yapı incelemeleri dikkate alınmıştır. Kompoziterin aşınma özelliklerinin belirlenmesinde ağırlık kayıpları gr cinsinden dikkate alınmıştır. Pin-on-disk aşınma sistemi kullanılmış, aşınma testlerinin yapılmasında Taguchi yaklaşımından faydalanılmıştır. Aşınma parametreleri olarak; TiB2 partikül oranı, matris tipi, aşındırıcı partikül boyutu, kayma hızı, uygulanan yük ve kayma mesafesi gibi faktörler dikkate alınmıştır. Üretilen kompozitlerin 2 bölgeden oluştuğu görülmüştür. Bu bölgelerin TiB2'ce zengin bölgeler ve TiB2'ce fakir bölgeler olduğu tespit edilmiştir. TiB2'ce zengin bölgelerde TiB2 oranının ağırlıkça %15 olduğu, fakir bölgelerde ise TiB2 oranının ağırlıkça %0 olduğu belirlenmiştir. Üretilen tüm kompozitlerde TiB2'ce zengin bölgelerin yoğunluk değerlerinin ve sertlik değerlerinin TiB2'ce fakir bölgelere göre daha yüksek olduğu belirlenmiştir. Abrasif aşınma deneylerinde, TiB2 partikül oranının ve kayma hızının arttırılması ile aşınma kayıplarının azaldığı görülmüştür. Aşındırıcı partikül boyutunun artması, kayma mesafesinin artması ve uygulanan yükün artmasıyla birlikte aşınma kayıplarının arttığı görülmüştür. Kompozit malzemelerde saf Al, Al-%4Si ve Al-%4Cu matris tiplerinin de aşınma miktarına etki ettiği görülmüştür.

Abstract:
In this study, it is aimed to produce functionally graded in situ TiB2/Al, TiB2/Al-4%Si and TiB2/Al-4%Cu composites by centrifugal casting method and investigate the abrasive wear properties of the produced composites. In situ technique has been used to form Titanium-diboride (TiB2) particles in the liquid matrix. Al-Ti molten prepared at 1200o C has been reduced to 800o C and Al(liquid) + TiB2(solid) solution has been obtained. Then, composites have been produced by centrifuging the solution at 1500 rpm under centrifugal force. Density tests, abrasive wear analyszes, hardness examinations and microstructure investigations have been taken into consideration while examining the properties of the produced Functionally Graded Composites. Weight losses in grams have been taken into account in determining the wear properties of the composite. Pin-on-disc wear system has been used and Taguchi approach has been used in the wear tests. As wear parameters; factors such as TiB2 particle ratio, matrix type, abrasive particle size, sliding speed, applied load and sliding distance were taken into account. It has been observed that the produced composites consisted of 2 regions and that these regions were TiB2 rich regions and TiB2 poor regions. It has been determined that the TiB2 ratio is 15% by weight in TiB2-rich regions, while the TiB2 ratio is 0% by weight in poor regions. It has been determined that the density values and hardness values of the TiB2-rich regions in all produced composites were higher than the TiB2-poor regions. It has been seen that abrasive wear losses decrease with increasing TiB2 particle ratio and sliding speed. It has been observed that wear losses increase with increasing abrasive particle size, increasing sliding distance and increasing applied load. It has been observed that pure Al, Al-4%Si and Al-4%Cu matrix types in composite materials also affect the amount of wear.