Silisyum oranının monotektoid esaslı Zn-Al-Cu-Si alaşımlarının mekanik ve tribolojik özelliklerine etkisinin incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, bir adet üçlü çinko-alüminyum-bakır ve sekiz adet dörtlü çinko- dümmyum-bakır-silisyum alaşımı kokil döküm yöntemiyle üretildi. Üretilen alaşımların dökülmüş ve ısıl işlem (stabilizasyon) görmüş durumlardaki sürtünme ve aşınma davranışları blok-disk esaslı bir deney düzeneği yardımıyla incelendi. Bulunan sonuçlar bu alaşımların iç yapı ve mekanik özelliklerine dayandırılarak açıklandı ve ayrıca geleneksel bir yatak malzemesi olan SAE 660 bronzundan aynı koşullarda elde edilen bulgularla karşılaştırıldı. Üretilen üçlü Zn-40Al-2Cu alaşımının iç yapısının alüminyumca zengin a, bunları çevreleyen çinkoca zengin n ve dendritlerarası bölgelerde yer alan balarca zengin 6 fazlarından, dörtlü Zn-40Al-2Cu-(l-5)Si alaşımlarının iç yapılarının ise bu fazlarla birlikte silisyum parçacıklarından oluştuğu gözlendi. %2,5 değerinden daha düşük oranlarda silisyum içeren alaşımlardaki silisyum parçacıklarının homojen bir dağılım sergiledikleri, bu değerden daha yüksek oranlarda silisyum içeren alaşımlardaki silisyum parçacıklarının ise hem daha büyük boyutlu (iri) oldukları hem de yapı içerisinde belirli bölgelerde toplanarak mikrosegragasyona yol açtıkları görüldü. Uygulanan stabilizasyon işleminin dendritik yapı üzerinde etkili olmadığı, ancak dendritlerarası bölgelerdeki çinkoca zengin metastabil fazların dönüşümüne yol açtığı gözlendi. İncelemeler sonucunda dörtlü Zn-Al-Cu-Si alaşımlanmn sertlik ve mukavemet değerlerinin artan silisyum oram ile arttığı, %2,5 oranından sonra ise silisyum oram arttıkça azaldığı görüldü. Ayrıca söz konusu alaşımların sürtünme katsayısının artan silisyum oranıyla azalarak %1 silisyum oranında en düşük değerini aldığı, bu orandan sonra ise artan silisyum oram ile arttığı belirlendi. Bu alaşımlarda aşınma ile meydana gelen hacim kaybının da artan silisyum oram ile azaldığı, ancak %2J5 silisyum oranından sonra artan silisyum oram ile arttığı gözlendi. Uygulanan stabilizasyon işleminin söz konusu alaşımların sertlik, mukavemet ve aşınma direncini olumsuz yönde etkilediği görüldü. Elde edilen bulguların değerlendirilmesi sonucunda monotektoid esaslı Zn-Al-Cu-Si alaşımlanmn gerek dökülmüş, gerekse stabilize edilmiş durumlarda SAE 660 bronzundan çok daha üstün tribolojik özelliklere sahip olduğu belirlendi.