SEARCH RESULT

In this study, Al matrix composite materials containing 5-10 and 15 % wt. α-Si3N4 were produced by powder metallurgy method. Then dry sliding wear test of composite materials were performed by using a pin-on- disk machine. This study is an attempt to investigate the effects of adding silicon nitride as reinforcement particles to dry sliding wear behavior of Al metal matrix. As a matrix materials, aluminum (ECKA AS 91/S) with – 200 m particle size and 99,9 % purity was supplied from ECKART Dorn company. -Si3N4 powder used as reinforcement with 0.1-0.3 µm particle size was obtained from T&N TECHNOLOGY LTD COMPANY. To homogenously distribution of aluminum and silicon nitride in each other, both of powder were mixed in a high- energy atritor containing steel ball in 10 mm diameter for two hours. After the characterization of particle size and morphology of mixed powder, to produce powder metal block samples in 10 mm diameter and 15 mm length, compaction process was performed under 500 MPa pressure in axial die. After the green density measurement, block samples were sintered in atmosphere-controlled tube furnace at 650 °C for 2 hours. After the sintering process, density measurement and brinell hardness of composite materials were done under the 31.25 kgf load with 2,5 mm dimeter tungsten carbide ball. Dry sliding wear tests of composite were carried out under the different load (5-10-15 N) and at 0.94 m/s sliding speed for 2000 m wear distance. During the wear tests, hardox 500 steel disk with 52 HRc hardness was used as abrasive materials. The results are based on weight loss method when subjected to pin-on-disc. Test results has shown that the composites have better wear resistance than aluminum powder metal part. By adding silicon nitride in to the aluminum which leads to increase in dry sliding wear resistance and other mechanical properties of composite materials. It was seen that when increase the content of silicon nitride of matrix structure, wear resistances of composite were increased. The test results showed that the increasing of load resulted in increase of wear values.

International Symposium on Light Alloys and Composite Materials
UHAKS

Halil Arık FurkanYalçınkaya Görkem Kırmızı

Özet Bu çalışmada, toz metalurjisi metodu uygulanarak ağırlıkça %5, %10 ve %15 oranlarında α-Si3N4 takviyeli alüminyum matrisli kompozit üretimi ve pin-on-disk metodu ile aşınma davranışı araştırılmıştır. Matris yapıyı oluşturan ECKA AS 91/S kodlu alüminyum tozu ECKART Dorn firmasından temin edilmiş olup, % 99,9 saflıkta ve toz tane boyutu 200 m altıdır. Takviye elemanı olarak kullanılan -Si3N4 tozu ise T&N TECHNOLOGY LTD firmasından temin edilmiş olup, parçacık boyutu 0,1-0,3 m aralığındadır. Matris yapıyı oluşturan ve takviye elemanı olarak kullanılan tozların birbiri içerisinde homojen dağılımını sağlamak üzere önceden belirlenen oranlardaki karışım tozlar yüksek enerjili atritörde (Şekil 1) 2 saat süreyle mekanik olarak karıştırılmıştır. Mekanik olarak tozların karıştırılması sürecinde özellikle alüminyum toz parçacıklarının birbirine kaynak olmasını ve ortamda bilye, karıştırıcı kollar ve adritör tankı yüzeyine yapışmasını önlemek üzere karışım toza ağırlıkça %1,5 oranında yağlayıcı olarak çinko stereat (Zn-Ste.) katılmıştır (Tablo 1). Aynı zamanda mekanik karıştırma süresince ortamdan inert argon gazı geçirilerek alüminyum oksitlenmeye karşı korunmuştur. Mekanik karıştırma sonrası karışım tozların toz tane boyut ölçümleri ve metalografik incelemeleri ile parçacık boyutu ve morfolojileri belirlenmiştir. Daha sonra karışım tozlardan 500 MPa basınç altında tek yönlü eksenel kalıpta çapı 10 mm ve boyu 15 mm boyutlarında silindirik blok parçalar üretilmiştir. Presleme sonrası ham yoğunluk ölçümleri yapılan parçalar daha sonra 2 saat süreyle 650 °C sabit sıcaklıkta ve atmosfer kontrollü tüp fırında sinterlenmiştir. Sinterleme sonrası kompozit malzemenin yoğunluk ölçümleri 0,1 mg hassasiyette ölçüm yapabilen Sartorius marka terazide yoğunluk kiti kullanılarak arşiment prensibine göre yapılmıştır. Numuelerin brinell cinsinden sertlik ölçümleri 31,25 kgf yük altında ve 2,5 mm çapta tungstenkarbür standart bilye kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Yoğunluk, sertlik ve mikroyapı bakımından karakterizasyonu yapılmış silindirik numunelerin pin-on-disk metoduyla kuru kayma aşınma testleri yapılmıştır. Testler TIRIBOMETER T10/20 cihazında ASTM G99-05’ göre yapılmıştır (Şekil 2). Aşınma testleri kayma hızı (0,94 m/s) ve aşındırma mesafesi (2000 m) sabit olmak üzere farklı yükler (5-10-15 N) altında gerçekleştirilmiştir. Aşındırıcı karşı ortam olarak sertliği 52 HRc olan Hardox 500 çeliğinden elde edilmiş diskler kullanılmıştır. Aşınma testleri sonrası toz metal kompozit malzemenin aşınmaya bağlı malzeme kayıpları ölçülmüş olup, takviye oranına ve aşınma yüklerindeki değişime bağlı olarak aşınma davranışı yorumlanmıştır.

International Symposium on Light Alloys and Composite Materials
UHAKS

Halil Arık FurkanYalçınkaya Görkem Kırmızı

In this study, aluminum matrix reinforced by adding 5;10 and 15 % wt. Al2O3 composite materials were produced via hot pressing process and investigated its mechanical properties. As a reinforcement materials Al2O3 powder with -32 µm particle size and 99.52 purity and as a matrix materials aluminum powder with – 160 µm and 99.7 % purity were used. To homogenously distribution of aluminum and alumina powders in each other, both of powder were mixed in a high-energy atritor containing steel ball in 12 mm diameter for two hours. To prevent sticking of aluminum to ball and to wall of the milling tank, 1.5 % wt. zinc stearate was added to the mixture as a process control agent. During the mechanical mixing the use of argon gas was to prevent possible oxidation of the new surface of al particles created on fracturing. After the mechanical mixing of powders, to produce transverse rupture samples 6.35x12.7x31.70 mm in size, according to ASTM B312 hot pressing process was performed under 400 MPa pressure at 580 C for 1 hour in axial die by using a single action press. Then microstructural examination, density and hardness measurements of composite block samples were done. Transvers rupture test of composite material samples were performed by using INSTRON Cat. # 2716-020 machine. The results showed that after the mechanical mixing homogenously distrubitation of Al2O3 in the matrix structure was obtained. It also seen that when increasing amount of Al2O3 in to the Al matrix hardness and transverse rupture strength of composite materials were increased.

International Symposium on Light Alloys and Composite Materials
UHAKS

FurkanYalçınkaya Halil Arık