Bakır ve Magnezyum Katkılarının Al-17Si Alaşımının Yapısal, Mekanik ve Tribolojik Özelliklerine Etkisi

İkili Al-17Si, üçlü Al-17Si-4Cu ve dörtlü Al-17Si-4Cu-0,6Mg alaşımları kokil kalıba döküm yöntemiyle üretildi. Üretilen alaşımların kimyasal bileşimleri spark optik emisyon spektrometresi (Spark OES) yöntemi ile belirlenerek doğrulandı. İçyapı incelemeleri standart metalografik yöntemlerle hazırlanan numuneler üzerinde ışık ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile gerçekleştirildi. Alaşımların sertliği Brinell sertlik ölçme yöntemiyle, akma ve çekme dayanımı ile kopma uzaması değerleri ise üniversal bir test makinesinde yapılan çekme deneyleri ile belirlendi. Çekme deneylerine tabi tutulan numunelerin yüzeyleri ve yüzey altları SEM’de incelenerek görüntülendi. Alaşımların tribolojik özellikleri bilye disk esaslı bir deney düzeneği yardımıyla belirlendi. Al-17Si alaşımının içyapısının alüminyumca zengin α, ötektik Al-Si, primer silisyum ve β fazlarından, üçlü Al-17Si-4Cu alaşımının Al-17Si alaşımındaki fazların yanı sıra bakırca zengin θ (CuAl2) fazını da içerdiği görüldü. Dörtlü Al-17Si-4Cu-0,6Mg alaşımında ise üçlü Al-17Si-4Cu alaşımındaki fazlara ilave olarak Mg2Si fazının oluştuğu ve ayrıca ikili ve üçlü alaşımda görülen β fazının dörtlü alaşımda π fazına dönüştüğü belirlendi. Bakır ve magnezyum katkılarının incelenen alaşımların sertlik, akma ve çekme dayanımı ile birlikte aşınma direncini arttırdığı, kopma uzaması değerlerini ise düşürdüğü gözlendi. Mekanik ve tribolojik deneylerden elde edilen sonuçlar alaşımların yapısal özelliklerine dayandırılarak irdelendi.

Effect of Copper and Magnesium Additions on the Structural, Mechanical and Tribological Properties of the Al-17Si Alloy

Binary Al-17Si, ternary Al-17Si-4Cu and quaternary Al-17Si-4Cu-0.6Mg alloys were produced by permanent mold casting method. Chemical composition of the produced alloys was confirmed by spark optical emission spectrometry (Spark OES) method. Structural examinations of the alloys were carried out with optical and scanning electron microscopy (SEM) on the samples prepared by standard metallographic methods. The hardness of the alloys was determined by the Brinell hardness measurement method. The hardness of the alloys was determined by the Brinell hardness measurement method. The values of the elongation to fracture, yield and tensile strength of the alloys produced were determined by tensile tests performed with a universal testing machine. The fracture surfaces and the sub-surfaces of the tensile test samples were examined by SEM. Tribological characteristics of the alloys were investigated by a ball-on-disc type friction-wear test machine. It was observed that microstructure of the Al-17Si alloy consisted of the phases of aluminum-rich α, eutectic Al-Si, primary silicon and β. Ternary Al-17Si-4Cu alloy showed a microstructure consisting of the phase of θ(CuAl2) in addition to phases observed in the Al-17Si alloy. Al-17Si-4Cu-0,6Mg alloy showed a microstructure consisting of Mg2Si in the addition to the phases observed in the ternary alloy. In addition to this the β phase observed in the ternary alloy turned into π phase in the quaternary alloy. Copper and magnesium additions resulted in an increase in the wear resistance, hardness, yield and tensile strength of the alloys tested, but a decrease in the elongation to fracture. The results obtained from mechanical and tribological tests were discussed on the basis of structural changes observed in the alloys due to copper and magnesium additions.

___

  • ASM Handbook Volume 3:Alloy Phase Diagrams. (1990). Novelty, MA: ASM International.
  • Bacon, D.J., Kocks, U.F., & Scattergood, R.O. (1973). The effect of dislocation self-interaction on the orowan stress. Philosophical Magazine, 28(6), 1241-1263. doi: 10.1080/14786437308227997
  • Campbell, J. 2011. Complate casting handbook, Waltham, MA: Elsevier.
  • Channappagoudar, S., Sannayallappa, N., Desai, V., & Karodi, V. (2015). Influence of combined grain refinement and modification on the Microstructure, tensile strength and wear properties of Al-15Si, Al-15Si-4.5Cu alloys. International Journal of Materials Research, 106(9), 962-969. doi:10.3139/146.111270
  • Davis, J.R. 2001. Alloying: Understanding the Basics, Ohio, MA: ASM International.
  • Di Giovanni, M.T., Mørtsell, E.A., & Saito, T. (2019). Influence of Cu addition on the heat treatment response of A356 foundry alloy. Materials Today Communications, 19, 342-348. doi:10.1016/j.mtcomm.2019.02.013
  • Fatahalla, N.,Hafiz, M., & Abdulkhalek, M. (1999). Effect of microstructure on the mechanical properties and fracture of commercial hypoeutectic Al-Si alloy modified with Na, Sb and Sr. Journal of Materials Science, 34 (14), 3555-3564. doi:10.1023/A:1004626425326
  • Halling, J. (1978). Principles of Tribology. London, MA: The Macmillan Press Ltd.
  • Hiromi, N., & Wu, Y. (2016). Recent progress in eutectic silicon modification of Al-Si alloys. Special Casting and Nonferrous Alloys, 36(9), 924-930. doi:10.15980/j.tzzz.2016.09.008
  • Hutchings, I., & Shipway, P. (2017). Tribology Friction and Wear of Engineering Materials. MA: Elsevier
  • Jeon, J.H., Shin, J.H., & Bae, D.H. (2019). Si phase modification on the elevated temperature mechanical properties of Al-Si hypereutectic alloys. Materials Science and Engineering A, 748, 367-370. doi:10.1016/j.msea.2019.01.119
  • Jiao, X.Y., Wang, J., Liu, C.F., Guo, Z.P., Tong, G.D., Ma, S.L., Bi, Y., Zhang, Y.F., & Xiong, S.M. (2019). Characterization of high-pressure die-cast hypereutectic Al-Si alloys based on microstructural distribution and fracture morphology. Journal of Materials Science and Technology, 35(6), 1099-1107. doi:10.1016/j.jmst.2018.12.005
  • Jreidini, P., Kocher, G., & Provatas, N. (2018). Classical nucleation theory in the phase-field crystal model. Physical Review E, 97(4). doi:10.1103/PhysRevE.97.042802
  • Jorstad, J., & Apelian, D. (2009). Hypereutectic al-si alloys: Practical casting considerations. International Journal of Metalcasting, 3(3), 13-36. doi:10.1007/BF03355450
  • Kaba, M.,Donmez, A., Cukur, A., Kurban, A.F., Cubuklusu, H.E., & Birol, Y. (2018). AlSi5Mg0.3 Alloy for the manufacture of automotive wheels. International Journal of Metal Casting, 12 (3), 614-624. doi: 10.1007/s40962-017-0191-2
  • Kang, N., Coddet, P., Liao, H., Baur, T., & Coddet, C. (2016). Wear behavior and microstructure of hypereutectic Al-Si alloys prepared by selective laser melting. Applied Surface Science, 378, 142-149. doi: 10.1016/j.apsusc.2016.03.221
  • Kumar, S., & Tewari, S.P. (2018). Metallurgical and Mechanical characterization of A319 Aluminum Alloy Casting Solidified Under Mold Oscillation. International Journal of Metalcasting, 12(1), 28-35. doi:10.1007/s40962-017-0135-x
  • Lee, S.L., Cheng, Y.C., Chen, W.C., Lee, C.K., & Tan, A.H. (2012). Effects of strontium and heat treatment on the wear-corrosion property of Al-7Si-0.3Mg alloy. Materials Chemistry and Physics, 135(2-3), 2012, 503-509. doi: 10.1016/j.matchemphys.2012.05.015
  • Li, Q., Li, B., Li, J., Xia, T., Lan, Y., & Guo, T. (2017). Effects of the addition of Mg on the microstructure and mechanical properties of hypoeutectic Al-7%Si alloy. International Journal of Metalcasting, 11(4), 823-830. doi: 10.1007/s40962-016-0131-6
  • Medrano-Prieto, H.M., Garay-Reyes, C.G., Gómez-Esparza, C.D., Aguilar-Santillán, J., Maldonado-Orozco, M.C., & Martínez-Sánchez, R. (2016). Evolution of microstructure in Al-Si-Cu system modified with a transition element addition and its effect on hardness. Materials Research, 19, 59-66. doi: 10.1590/1980-5373-MR-2015-0673
  • Miller, W.S., Zhuang, L., Bottema, J., Wittebrood, A.J., De Smet, P., Haszler, A., & Vieregge A. (2000). Recent development in aluminium alloys for the automotive industry. Materials Science and Engineering A, 280 (1), 37-49, doi: 10.1016/S0921-5093(99)00653-X
  • Prabhudev, M.S., Auradi, V., Venkateswarlu, K., Siddalingswamy, N.H., & Kori, S.A. (2014). Influence of Cu addition on dry sliding wear behaviour of A356 alloy. Procedia Engineering, 97, 1361-1367. doi:10.1016/j.proeng.2014.12.417
  • Qi, M., Kang, Y., Qiu, Q., Tang, W., Li, J., & Li, B. (2018). Microstructures, mechanical properties, and corrosion behavior of novel high-thermal-conductivity hypoeutectic Al-Si alloys prepared by rheological high pressure die-casting and high pressure die-casting. Journal of Alloys and Compounds, 749, 487-502. doi: 10.1016/j.jallcom.2018.03.178
  • Salleh, M.S., Omar, M.Z., & Syarif, J. (2015). The effects of Mg addition on the microstructure and mechanical properties of thixoformed Al-5%Si-Cu alloys. Journal of Alloys and Compounds, 621. doi: 10.1016/j.jallcom.2014.09.152
  • Savaşkan, T. (2009). Malzeme bilgisi ve muayenesi. Trabzon, MA: Derya Kitabevi.
  • Savaşkan, T., & Hekimoǧlu, A.P. (2016). Relationships between mechanical and tribological properties of Zn-15Al-based ternary and quaternary alloys. International Journal of Materials Research, 107(7), 646-652. doi: 10.3139/146.111390
  • Slattery, B.E., Perry, T., Edrisy, A. (2009). Microstructural evolution of a eutectic Al-Si engine subjected to severe running conditions, Materials Science and Engineering A, 512 (1-2), 76-81. doi: 10.1016/j.msea.2009.01.025
  • Stachowiak, G.W., & Batchelor, A.W. (2005). Engineering Tribology 3rd Edition. MA: Butterworth-Heinemann
  • Tiwari, K., Gautam, G., Kumar, N., Mohan, A., & Mohan, S. (2018). Effect of primary silicon refinement on mechanical and wear properties of a hypereutectic Al-Si alloy. Silicon, 10(5), 2227-2239. doi: 10.1007/s12633-017-9755-2
Uluslararası Mühendislik Araştırma ve Geliştirme Dergisi-Cover
  • Başlangıç: 2009
  • Yayıncı: -
Sayıdaki Diğer Makaleler

Döner Kanatlı Hava Araçları İçin Uçuş Verileri Kayıt Cihazı Tasarımının Sonlu Elaman Analizleri ve Deneysel Olarak Doğrulanması

Barış KALAYCIOĞLU, Hakan ARSLAN, İlhan YAPAR

Karabük İl Merkezinde Bulunan Şehit Şendoğan Topçu İlkokulunun Bedensel Engelli Bireyler İçin Ulaşılabilirliğinin İncelenmesi

Şenol GÜRSOY, Cem Cüneyt Ceylan, Yüksel TURCAN

Akımsız Kaplama Yöntemi ile Üretilmiş Grafen Takviyeli Gümüş Matrisli Nanokompozitlerin Yapısal Özellikline Banyo Bileşiminin Etkisi

Ramazan KARSLIOĞLU

750 V DC Beslemeli Bir Demiryolu Cer Merkezinde Güç Kalitesi Probleminin UVDGM Bazlı DSTATKOM İle Çözülmesi

Mehmet Taciddin AKÇAY, İlhan KOCAARSLAN

Porselen Karo Üretimlerinde Konya Kili Kullanımı

Müge TARHAN

A Mixed Integer Linear Programming Model for Finding Optimum Operating Conditions of Experimental Design Variables Using Computer-Aided Optimal Experimental Designs

Akın ÖZDEMİR

Bakır ve Magnezyum Katkılarının Al-17Si Alaşımının Yapısal, Mekanik ve Tribolojik Özelliklerine Etkisi

Ali Paşa HEKİMOĞLU, Murat HACIOSMANOĞLU

Lavanta (Lavandula angustifolia) Katkısının Yonca Silajlarının Kalitesi Üzerine Etkisi

Asuman ARSLAN DURU

Derin Maden Sondajlarında Ön İnceleme Aşaması Mühendislik Yaklaşımları ve Fizibilite Etütlerinin Gerçekleştirilmesi

Mustafa Can CANOĞLU

Betonarme Kolonların Şekil Değiştirme Esaslı Hasar Sınırlarının Araştırılması

Saeid FOROUGHİ, Süleyman Bahadır YÜKSEL