Aluminyum matrisli B4C takviyeli kompozit kaplamanın soğuk gaz dinamik püskürtme yöntemiyle üretilmesi ve mekanik özelliklerinin incelenmesi

Alüminyum malzemeler yüksek korozyon dirençleri, termal iletkenlik özellikleri ve yüksek spesifik mukavemetleri ile günümüzde birçok alanda tercih edilmektedir. Özellikle yüksek spesifik mukavemetleri (mukavemet/ağırlık) ile günümüzde otomativ ve havacılık sektöründe demir esaslı malzemelerin yerini almaktadır. Bu üstün özelliklerinin yanında düşük sertlik ve düşük aşınma direnci gibi özelliklerinden dolayı , sürtünme ve aşınmanın yoğun olduğu tribolojik uygulamalarda alüminyum kullanımı istenilen düzeyde olamamaktadır. SGDP yöntemi, 1980'li yıllarda Rus bilim adamı Prof. Anatolii Papyrin ve arkadaşları tarafından keşfedilmiştir. SGDP yöntemi prensip olarak, toz partiküllerinin taşıyıcı bir gaz yardımıyla yüksek hızlarda bir altlık üzerine püskürtülmesi prosesidir. Bu yöntemde tozlar, ultrasonik hızlarda ve düşük sıcaklıkta hedef altlık üzerine püskürtülmek suretiyle biriktirilir. Aşınma ve sürtünmenin yoğun olduğu ortamlarda yüksek sertlik ve aşınma direnci gösteren malzemelerin kullanımı gerekmektedir. Bu tip uygulamalarda en yaygın kullanılan malzemelerden birisi de bor karbür (B4C)'dür. Yüksek sertliği, yüksek korozyon direnci ve yüksek sıcaklıklarda bile kullanılabilir olması ile B4C, hem mekanik hem de tribolojik performans beklenen uygulamalarda beklentileri karşılamaktadır. Bu nedenle genellikle farklı malzemeler ile birlikte destek malzemesi olarak kullanılmaktadır. Özellikle metal matrisli kompozit malzemelerde en sık kullanılan destek malzemelerinden birisidir. Bu çalışmanın amacı, Soğuk Gaz Dinamik Püskürtme (SGDP) yöntemi ile aşınma direnci yüksek alüminyum matrisli B4C takviyeli kompozit kaplamaların üretilmesidir. Bu amaç doğrultusunda, alüminyum ve bor karbür tozları farklı hacim oranlarında karıştırılarak, 6061 kalite alüminyum altlık üzerine kaplanmıştır. Kaplanan numuneler daha sonra mikroyapı incelemeleri ve faz analizleri ile incelenmiş, sertlik ve aşınma testlerine tabii tutulmuştur. Böylece SGDP yöntemiyle oluşturulan alüminyum matrisli B4C takviyeli kaplamaların farklı aşınma koşullarındaki aşınma davranışları incelenerek, B4C katkısının ve aşınma ortamının bu kaplamaların aşınma özellikleri üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Yapılan çalışmalar ve analizler göstermiştir ki, SGDP yöntemi ile alüminyum ve B4C takviyeli alüminyum kompozit kaplamalar başarılı bir şekilde yapılabilmektedir. Yapılan kaplamalara uygulanan aşınma testleri sonucunda B4C katkısının alüminyum kaplamalarda sürtünme katsayısını düşürdüğü ve aşınma direncini arttırdığı görülmüştür. Kuru ve ıslak ortamda yapılan testler sonucunda kaplamaların, ıslak ortamda daha az aşındığı görülmüştür. Suda yapılan aşınma testleri sonucunda, B4C takviyesinin alüminyum kaplamaların aşınma direncini 26 kata kadar arttırdığı görülmüştür. Ayrıca numunelere 45℃ sıcak suda aşınma testleri yapılarak sıcaklığın ıslak ortam aşınma performansına etkisi incelenmiştir. Kaplamaların sıcak suda normal suya göre daha az aşındıkları tespit edilmiştir.