Alümina partikül takviyeli AI-Sİ esaslı kompozitlerin basınçlı döküm yöntemi ile üretilmesi ve özelliklerinin incelenmesi

Abstract

ÖZET Anahtar Kelimeler: Al-Si alaşımı, basınçlı döküm, kompozit, aşınma. Alüminyum ve alaşımlarını pek çok uygulama için uygun ve ekonomik kılan özelliklerin başında; görünümü, hafifliği, işlenebilirliği, fiziksel ve mekanik özelliği ve korozyon dayanımı gelmektedir. Fakat alüminyum alaşımlarının aşınma dirençleri düşüktür. Aşınma dirençlerinin de iyileştirilmesi için alüminyum alaşımlarına çeşitli takviye elemanları ile hem çekme mukavemetleri hem sertlikleri hem de aşınma dirençleri iyileştirilebilmektedir. Metal Matrisli Kompozit malzemelerin yüksek elastik modül, mukavemet, aşınma dayanımı gibi üstün fiziksel ve mekanik özelliklerinden dolayı son yıllarda üretimleri ve kullanımları yaygınlaşmıştır Sahip oldukları iyi özelliklere rağmen, kompozit malzemeler, üretim maliyetlerinin yüksek olmasından dolayı kullanımları endüstriyel olarak istenen seviyelere henüz ulaşamamıştır. Metal matrisli kompozit malzemelerin elde edilmesinde en önemli adım üretim aşamasıdır. Bu durumda, kompozit malzemenin nihai özelliklerini düşürmeyecek matris ve takviye fazlarının seçiminin bilinçli yapılması gerekmektedir. Bu çalışma da, matris malzemesi olarak seçilen alüminyum bazlı LM6 alaşımıdır. Kompozit malzemeler, hidrolik soğuk kamaralı basınçlı döküm yöntemiyle 1 00 MPa basınç altında %5, %10, %15 hacim oranlarında alümina partikül ilavesi ile üretilmiştir. Bu üretim metodunun, kompozit üretimine uygulanabilirliğini belirlemek amacıyla, üretilen kompozitlerin partikül dağılımı ve döküm kalitesini tespit etmek için yoğunluk ölçümleri ve metalografik çalışmalar yapılmıştır. Üretilen numunelere sırasıyla sertlik, mukavemet ve aşınma testleri yapılmıştır. Takviyesiz LM 6 alaşımına göre sertlik değerleri, kompozit malzemelerde hacim oranı arttıkça ve partikül boyutu azaldıkça sertlik değerlerinin arttığı gözlenmiştir. Çekme mukavemetimiz, hacim oranımız ve partikül boyutumuz arttıkça düşmektedir. Üretilen malzemeler ayrıca detaylı aşınma deneyi yapılarak ağırlıkça aşınmalarının yanında sürtünme katsayıları da tespit edilmiştir. Aşınma deneyleri sonucunda artan hacim oranıyla kompozitlerin aşınma direncinin arttığı, artan yük ile ise aşınma direncinin düştüğü tespit edilmiştir. Bununla birlikte partikül boyutunun artmasıyla aşınma direncinin arttığı belirlenmiştir. LM 6 alaşımına AI2O3 partikül ilavesi ile sürtünme katsayısı değerlerinde ise belirgin bir değişim gözlenmemiştir.

PRODUCTION OF ALUMINA PARTICULATE REINFORCED Al-Si METAL MATRIX COMPOSITES AND THE INVESTIGATION OF THEIR PROPERTIES SUMMARY Keywords: Al-Si Alloy, Pressure Die Cast, Composite, Wear Aluminum and its alloys are suitable and economic for many applications because of their appearance, lightness, easy to process, physical and mechanical properties and resistance to corrosion. But the wearing properties of aluminum alloys are very poor. By adding some reinforcing elements to aluminum alloys in order to improve the wearing resistance; there are also improvements are observed on tensile strength, hardness and wearing resistance. Nowadays the production and the employment of the Metal Matrix Composite materials are increased because of their high physical and mechanical properties such as high elastic module, strength and wearing resistance. Despite those good properties; composite materials could not reach an industrial scale because of their high production costs. The most important step in producing a metal matrix composite is the production. In this step, the matrix and the reinforcing phases should be selected according to some basis that will not lower the final properties of the composite. In this study; matrix material selected as LM6 alloy. Composite materials are produced by adding 5 %, 10 %, % 1 5 per volume alumina particulars by using cold pressurized die casting method under 1 00 MPa. In order to determine the suitability of this method to composite materials; density measurements and metallographic studies were done to prove the particulate dispersion and the casting quality. Hardness, strength and wearing tests were done to samples respectively. It was observed that the hardness values are lowered with the increasing volume ratio and the decreasing particulate size according to un-reinforced LM6 alloy. Tensile strength decreased with the increasing volume ratio and particulate size. The materials that are produced were also investigated by wearing studies in order to examine the weight loses and the friction coefficient. After the wearing tests it was observed that with the increasing volume ratio, the wearing resistance of the composites increased and with the increasing load the wearing resistance decreased. Also the wearing resistance decreased with increasing particulate size. After the AI2O3 particulate reinforced to the LM 6 alloy it was observed that the friction coefficient changed drastically. xi