Fonksiyonel derecelendirilmiş alüminyum anayapılı titanyum tri-alüminit takviyeli kompozitlerin aşınma davranışlarının Taguchi yaklaşımı ile incelenmesi
Investigation of wear behavior of functionally graded aluminum base structure titanium tri-aluminide reinforced composites by Taguchi approach
Yazar: EYLÜL TUĞÇE YAMAN YILDIZ
Danışman: PROF. 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, 2023
Konu: Gemi Mühendisliği = Marine Engineering ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Alüminyum matrisli kompozitler = Aluminum matrix composites

Özet:
Bu çalışmada gemi makine elemanlarının imalatı için kullanım potansiyeline sahip fonksiyonel derecelendirilmiş Al3Ti/Al (Alüminyum esaslı Titanyum Tri-Alüminit takviyeli) kompozitlerin aşınma davranışının Taguchi yaklaşımı ile araştırılması amaçlanmıştır. Savurma döküm yöntemi ile fonksiyonel derecelendirilmiş saf Al, Al-Si ve Al-Cu matrisli Al3Ti takviyeli  kompozit malzemeler (Al3Ti /Al, Al3Ti /Al-Si ve Al3Ti /Al-Cu) üretilmiş olup, üretilen kompozitlerin aşınma özellikleri incelenmiştir. Aşınma testleri öncesinde kompozitlerin özelliklerinin tespitinde, optik mikroskop ve imaj analizleri, SEM, XRD, yoğunluk, sertlik gibi çeşitli analiz, ölçüm ve test tekniklerine yer verilmiştir. Kompozitlerin aşınma özelliklerinin incelenmesinde Taguchi deneysel tasarım yöntemi ve abrasif aşınma test tekniği kullanılmıştır. Aşınma testlerinde test parametreleri olarak matris tipi, bölgesel değişim gibi kompozit özelliklerinin yanında, aşındırıcı partikül boyu (abrasif aşındırıcı ortam), uygulama yükü, kayma mesafesi ve hızı gibi aşınma faktörlerinden oluşan toplam 6 faktör 3 seviyeli olarak ele alınmıştır. Tüm kompozitler de Al3Ti partiküllerinin takviye oranının iç bölgelerinden dış bölgelerine doğru gittikçe arttığı tespit edilmiştir. Her üç matris türü içinde en yüksek sertlik değerinin %38.8 Al3Ti partikülleri ile güçlendirilmiş bölgelerde olduğu görülmüş olup matris türleri karşılaştırıldığında ise en yüksek sertlik değeri Al3Ti//Al-Cu kompozitlerinde, en düşük sertlik değeri ise Al3Ti/Al kompozitinde elde edilmiştir. Yapılan abrazif aşınma deney sonuçları ve ANNOVA sonuçları beraber değerlendirildiğinde, uygulanan yük ve aşındırıcı partikül boyutu faktörlerinin aşınma direnci üzerine en etkili faktörler olduğu tespit edilmiştir.

Abstract:
In this study, it was aimed to investigate the wear behavior of functionally graded Al3Ti/Al (Aluminium-based Titanium Tri-Aluminide reinforced) composites, which have the potential to be used for the manufacturing of ship machinery elements, using the Taguchi approach. Functionally graded pure Al, Al-Si and Al-Cu matrix Al3Ti reinforced composite materials (Al3Ti/Al, Al3Ti/Al-Si and Al3Ti/Al-Cu) were produced by centrifugal casting method, and the wear properties of the produced composites were examined. Various analysis, measurement and testing techniques such as optical microscopy and image analysis, SEM, X-Ray, density and hardness were used to determine the properties of composites before wear tests. Taguchi experimental design method and abrasive wear test technique were used to examine the wear properties of composites. In wear tests, a total of 6 factors consisting of wear factors such as abrasive particle size (abrasive abrasive environment), application load, sliding distance and speed, as well as composite properties such as matrix type and regional variation, were considered as test parameters in 3 levels. It has been determined that the reinforcement ratio of Al3Ti particles in all composites increases gradually from the inner regions to the outer regions. It was observed that the highest hardness value in all three matrix types was in the regions reinforced with 38.8% Al3Ti particles. When the matrix types were compared, the highest hardness value was obtained in Al3Ti / Al-Cu composites and the lowest hardness value was obtained in Al3Ti / Al composite. When the abrasive wear test results and ANNOVA results were evaluated together, it was determined that the applied load and abrasive particle size factors were the most effective factors on wear resistance.