Al 6061 matrisli geleneksel ve atık takviyeli hibrit kompozitlerin tribolojik davranışlarının incelenmesi

Bu çalışmada matris malzemesi olarak Al6061 alaşımı, geleneksel takviye elemanlarından SiC ve Al2O3 ve atık takviye malzemesi olarak ise kiremit üretimi yapan fabrikalardan toplanarak bilyalı değirmende öğütülüp toz haline getirilmiş kiremitler kullanılmıştır. Takviye malzemeleri kullanılarak tekli, ikili ve üçlü hibrit kompozitler üretilmiştir. Daha sonra elek analizi yapılarak çalışmada kullanacağımız 22-59µm toz boyutuna sahip olan tozlar elde edilmiştir. Ayrıca 22-59µm toz boyutuna sahip olan SiC ve Al2O3 seramikleri de piyasadan temin edilmiştir. Kompozitler, sıvı hal üretim yöntemlerinden olan iki kademeli karıştırmalı döküm yöntemi kullanılarak üretilmiştir. Bu yöntemde öncelikle Al6061 alaşımını 700ºC sıcaklığına çıkartılmış daha sonra alaşımın sıcaklığı 600ºC ye düşürülerek bu sıcaklıkta yarı katı halde olan alaşıma önceden 250ºC ye ısıtılmış olan takviye elemanları eklenmiş ve elle karıştırılmıştır. Daha sonra alaşım süper ısıtmaya tabii tutularak alaşımın sıcaklığı 800 ºC ye çıkartılmış ve bu sıcaklıkta 250 dev/dk. hızında alaşım mekanik olarak 10 dakika süre ile karıştırılmıştır. Karıştırma işlemi sırasında inert gaz olarak azot gazı kullanılmış ve bu sayede ortamdaki oksijenin uzaklaştırılması sağlanmıştır. Daha sonra 300mm uzunluğunda ve 30mm çapındaki metal kalıplara döküm yapılarak kompozitler üretilmiştir. Üretilen kompozitlerin mikro yapıları taramalı elektron mikroskobu ile görüntülenerek incelenmiş ve EDS analizleri alınmıştır. Porozite miktarları Arşimet prensibi ile hesaplanmış, sertlikleri ise Brinell sertlik ölçüm yöntemi ile belirlenmiştir. Üretilen kompozitlerin aşınma miktarları pin-on disk yöntemi ile kuru sürtünmeli aşınma testleri yapılarak belirlenmiştir. Bu yöntemde kayma mesafesi 100m olacak şekilde sabit tutulmuş ve 1N, 3N ve 5N değişik yük değerleri için kütle kaybı miktarları 0,0001 hassasiyete sahip hassas terazide ölçülerek belirlenmiştir. Takviye elemanlarının kompozitin porozite miktarına etkisi değerlendirildiğinde, en yüksek porozite miktarlarına kiremit tozunda ikinci sırada Al2O3 en düşük değerde ise SiC'ün olduğu gözlemlenmiştir, bu sıralamanın seçtiğimiz matris ile takviyelerinin yoğunluk farkından dolayı olduğu düşünülmektedir. Takviye malzemesi oranı artırıldıkça porozite miktarında artış olduğu görülmüştür. Porozite miktarlarını düşürmek için magnezyum elementini takviye malzemeleri ile kullanarak daha iyi sonuçlar elde edilebileceği öngörülmektedir. Kiremit tozu, SiC ve Al2O3 kadar sertliği arttırmamasına rağmen matrise ilave edilen kiremit tozu kompozitin sertliğinde artışa sebep olmuştur. Kiremit tozunun ikili ve üçlü hibrit kompozitlerin sertliğini arttırmak için kullanılabilecek bir takviye malzemesi olduğu öngörülmektedir. Kiremit tozu takviyesi kompozitte kütle kaybınin azalmasına etki etmiştir. Takviye oranlarımız arttıkça kompozitimizin kütle kaybı azalmaktadır.