Basınçsız İnfiltrasyon Yöntemiyle Üretilen SiO2 Takviyeli Alüminyum Kompozitlerin Aşınma Davranışlarının İncelenmesi

Bu çalışmada, basınçsız infiltrasyon yöntemiyle üretilmiş olan SiO2 takviyeli AA7075 matrisli kompozitlerin aşınma davranışları incelenmiştir. Çalışma kapsamında 7075 Al alaşımı içerisine %10, 20, 30 ve 40 takviye-hacim oranı oluşturacak şekilde farklı oranlarda SiO2 ilave edilerek infiltrasyon yöntemiyle üretilmiştir. Üretilen numunelerin yoğunluk ölçümleri Arşimet prensibine göre, sertlik ölçümleri ise mikro sertlik cihazında 2 N yük uygulanarak Vickers olarak ölçülmüştür. Aşınma testleri pin-on-disk tipi aşınma cihazında 1 ms-1 kayma hızında 15 N yük altında beş farklı kayma mesafesinde test edilmiştir. Yapılan çalışmalar sonucunda, takviye elemanı olarak AA7075 alaşımına ilave edilen SiO2 miktarı arttıkça, kompozitlerin yoğunlukları azalırken sertlikleri artmaktadır. Bununla birlikte, ilave edilen SiO2 miktarındaki artışa bağlı olarak alüminyum kompozitlerin ağırlık kaybının ve sürtünme katsayılarının da azaldığı belirlenmiştir.

Anahtar Kelimeler:

AA7075, SiO2, infiltrasyon yöntemi, aşınma davranışı

Investigation of Wear Behaviors of SiO2 Reinforced Aluminium Composites Produced by Pressureless Infiltration Method

In this study, the wear behaviors of SiO2 reinforced AA7075 matrix composites produced by pressureless infiltration method were investigated in the scope of the work, 10%, 20%, 30%, and 40% SiO2 were added into AA7075 Al alloy and produced by infiltration method. Produced samples’ density values were measured by Archiment method, hardness values were measured in micro hardness device under 2 N load. Wear tests were performed using 1 ms-1 sliding speed at five difference sliding distance under 15 N load by pin-on-disc type apparatus. As a result of the study, the density values were decreased by increasing SiO2 amount and hardness values were increased by increasing SiO2 amount. In addition the weight loss and friction coefficient were decreased depending on increasing of SiO2 amount.

Keywords:

AA7075, SiO2, infiltration method, wear behavior,

___

[1] Cambronero L. E. G., Sánchez E., Ruiz-Roman J. M. and Ruiz-Prieto J. M., “Mechanical characterization of AA7015 aluminium alloy reinforced with ceramics”, Journal of Materials Processing Technology, 143: 378-383, (2003).
[2] Son H. T., Kim T. S., Suryanarayana C. and Chun B. S., “Homogeneous dispersion of graphite in a 6061 aluminium alloy by ball milling”, Materials Science and Engineering A, 348: 163-169, (2003).
[3] Ruiz-Navas E. M., Fogagnolo J. B., Velasco F., Ruiz-Prieto J. M. and Froyen L., “One step production of aluminium matrix composite powders by mechanical alloying”, Composites: Part A, 37(11): 2114-2120, (2006).
[4] Cintas J., Cuevas F. G., Montes J. M. and Herrera E. J., “Microstructural control of sintered mechanically alloyed Al-1%Ni materials”, Scripta Materialia, 52: 341-345, (2005).
[5] Manna I., Nandi P., Bandyopadhyay B., Ghoshray K. and Ghoshray A., “Microstructural and nuclear magnetic reasonance studies of solid state amorphization in Al-Ti-Si composites prepared by mechanical alloying”, Acta Materialia, 52: 4133-4142, (2004).
[6] Tousi S. R., Rad R. Y., Salahi E., Mobasherpour I. and Razavi M., “Production of Al-20 wt. % Al2O3 composite powder using high energy milling”, Powder Technology, 192: 346-351, 2009.
[7] Vogt R. G., Zhang Z., Topping T. D., Lavernia E. J. and Schoenung J. M., “Crymilled aluminum alloy and boron carbide nano-composite plate” Journal of Materials Processing Technology, 209: 5046-5053, (2009).
[8] Aksöz S., Ozdemir T., Çalın R., Altınok Z. and Bostan B., “Sinterleme, Yaşlandırma Ve Kriyojenik Isıl İşlemlerinin AA2014-B4C Kompozit Yapısına ve Mekanik Özelliklerine Etkileri”, J. Fac. Eng. Archit. Gaz., 28(4): 831–839, (2013).
[9] Camurlu H. E. and Magliab F., “Self-propagating high-temperature synthesis of ZrB2 or TiB2 reinforced Ni-Al composite powder”, Journal of Alloys and Compounds, 478: 721-725, (2009).
[10] Tesfay A., Nath S. K. and Ray S., “Effect of transfer layer on dry sliding wear behaviour of cast Al-based composites synthesized by addition of TiO2 and MoO3”, Wear, 266: 1082-1090, (2009).
[11] Godfrey T. M. T., Wishbey A., Goodwin P. S., Bagnall K. and Ward-Close C. M., “Microstructure and tensile properties of mechanically alloyed Ti-6Al-4V with boron additions”, Materials Science and Engineering A, 282(1): 240-250, (2000).
[12] Chou T. W., Kelly A. and Okura A., “Fibre-Reinforced Metal-Matrix Composites”, Composites, 16: 187-206, (1985).
[13] Fischer J. J. and Heaberle R. M., “Modern developments in metal composites” Int. Conf. Proc., Illinois, Chicago, U.S.A., 24-30 September, 461-477, (1988).
[14] Cholewa M., Gawronski J. and Ignaszak Z., “Technological aspects of particle-reinforced composites production”, Materials & Design, 18(4): 401-405, (1997).
[15] Karademir İ. ve Ateş S., “SiO2 Takviyeli Etial 21 Esaslı Kompozit Malzemelerin Basınçlı İnfiltrasyon Yöntemi İle Üretimi Ve Özelliklerinin İncelenmesi”, Mühendislik ve Teknoloji Bilimleri Dergisi, 2(1): 1-12, (2014).
[16] Aksöz S., Bican O., Çalın R., Bostan B., “Effect of T7 heat treatment on the dry sliding friction and wear properties of the SiC-reinforced AA 2014 aluminium matrix composites produced by vacuum infiltration” Proc IMechE Part J: J Engineering Tribology, 228(3): 312-319, (2014).
[17] Qi W.X., Tu J. P., Liu F., Yang Y. Z., Wang N. Y., H. Lu M., Zhang X. B., Guo S. Y., Liu M. S., “Microstructure and tribological behavior of a peak aged Cu-Cr-Zr alloy”, Materials Science and Engineering A, 343(1): 89-96, 2003.
[18] Saka N., Eleiche A. M. and Suh N. P., “Wear of metals at high sliding speeds”, Wear, 44(1): 109-125, (2003).
[19] Tu J. P., Meng L. and Liu M. S., “Friction and wear behavior of Cu-Fe3Al powder metallurgical composites in dry sliding”, Wear, 220(1): 72-79, (1998).
[20] Yılmaz R., Özyürek D., Kibar E., “The effect of retrogression parameters on hardness and wear behaviors of 7075 aluminum alloys”, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 27(2): 429-438, (2012).