Alüminyum matrisli B4C partikül takviyeli aşınma direnci yüksek kompozit malzeme üretimi

Abstract

Bu çalışmada, Al-B4C kompozitleri sıvı faz üretim yöntemleri ile üretilmiş, üretilen kompozitlerin kuru kayma, korozyon ve tribokorozyon davranışları incelenmiştir.Kompozit üretim çalışmaları iki aşamada yürütülmüştür. İlk aşamada, farklı partikül yüzey modifikasyonlarının matris/takviye arayüzeyine etkilerinin mikroyapısal olarak araştırılması amaçlanmıştır. Bu amaç doğrultusunda üretim öncesinde takviye partiküllerine kontrollü oksidasyon, akımsız nikel kaplama ve K2TiF6 ile karıştırma gibi ön işlemler uygulanmıştır. Ön işlemlere tabi tutulan takviye partikülleri, vorteks ile ergiyik ticari saf alüminyuma ilave edilerek kompozitler üretilmiş ve üretilen kompozitlerin matris/takviye arayüzeyleri mikroyapısal olarak incelenmiştir. Yapılan incelemeler sonucunda en iyi arayüzey özelliklerinin K2TiF6 ilavesi ile üretilen kompozitlerde elde edildiği belirlenmiştir. K2TiF6 ilavesi ile matris/takviye arayüzeyinde titanyumca zengin ince (80-180 nm) ve sürekli bir reaksiyon tabakası oluşturulmuş ve bu sayede ıslatılabilirlik artırılmıştır.Kompozit üretim çalışmalarının ikinci aşamasında matris malzemesi olarak bir döküm alaşımı olan AlSi9Cu3Mg alaşımı kullanılmıştır. İlk aşamada elde edilen sonuçlara istinaden bu aşamada kompozitler K2TiF6 ilavesi ile üretilmiştir. Islatılabilirliğin artmasına bağlı olarak kompozitler yüksek hacim oranlarında (%15 ve %19) ve yüksek partikül ilave verimleri ile (sırası ile %91,54 ve %87,02) üretilmiştir. Ergitme ve partikül ilave proseslerinin vakum altında uygulanması ve dökümün sıkıştırma döküm yöntemi ile basınç altında gerçekleştirilmesi sayesinde kompozitler düşük porozite miktarları (sırasıyla %0,33 ve %1,22) ile üretilmiştir.AlSi9Cu3Mg-B4C kompozitlerinin kuru kayma aşınma davranışları, AISI 4140 pin karşısında, ileri-geri hareketli pin-on-plate testleri ile incelenmiştir. Hacim oranı, kayma hızı, yük ve kayma mesafesi faktörlerinin aşınma davranışına etkileri tam faktöriyel deneysel tasarım yöntemi ile araştırılmış, faktör ve etkileşimlerin sürtünme katsayısı ve aşınma hızına etkileri incelenmiştir. Sonuçların istatistiksel analizine göre, hacim oranı parametresinin sürtünme katsayısı değerleri için en etkili faktör olduğu, yük parametresinin ise aşınma hızı değerleri için en etkili faktör olduğu belirlenmiştir. Aşınma yüzeylerinin mikroyapısal karakterizasyonu sonucunda aşınma mekanizmasının adhesiv, abrasiv ve tabakalı aşınmanın bir kombinasyonu olduğu belirlenmiştir.AlSi9Cu3Mg-B4C kompozitlerinin korozyon davranışları, 0,05 M NaCl çözeltisi içerisinde AlSi9Cu3Mg alaşımı ile karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Elektrokimyasal ölçümlerin sonucunda partikül ilavesinin AlSi9Cu3Mg alaşımının korozyon eğilimine önemli bir etkide bulunmadığı belirlenmiştir.AlSi9Cu3Mg-B4C kompozitlerinin tribokorozyon davranışları, yine 0,05 M NaCl çözeltisi içerisinde AlSi9Cu3Mg alaşımı ile karşılaştırmalı olarak, alümina bilye karşısında, ileri-geri hareketli ball-on-plate aşınma cihazı kullanılarak incelenmiştir. Kayma sırasında yükün temel olarak B4C partikülleri tarafından taşınması ve kısmi olarak oksitlenen aşınma kırıntılarının takviye partikülleri arasında sıkışarak metal yüzeyinde koruyucu bir tabaka oluşturmaları sebebiyle tribokorozyon ortamında kompozit numunelerin korozyon eğiliminin ve korozyon hızının azaldığı görülmüştür.