Geleneksel ve atık takviyeli metal matrisli kompozitlerin aşınma davranışının incelenmesi

Bu çalışmada, partikül takviyeli hibrit kompozit üretiminde takviye malzemesi olarak kullanılan ve oldukça pahalı olan karbürlü ve oksitli seramiklere alternatif ucuz ve kolay ulaşabilir yeni takviye malzemesi belirlenmesi amaçlanmıştır. Bu nedenle ülkemizde de yaygın olarak kullanılan katı yakıtların yanması sonucu ortaya çıkan atıkların toz haline getirilerek kullanılabilirliği araştırılmıştır. Hibrit kompozit üretimi için iki kademeli karıştırmalı döküm yöntemi kullanılmıştır. Bu yöntemde matris olarak kullanılacak olan alüminyum alaşım (Al 6061) elektrik dirençli fırında grafit potada 700°C de ergitilmiş, daha sonra sıcaklık 600°C ye düşürülerek bu sıcaklıkta takviye elemanı olarak kullanılan 45 µm tane büyüklüğüne sahip kömür cürufu, 22-59 µm alüminyum oksit (Al2O3) ve 22-59 µm silisyum karbür (SiC) tozlar ilave edilmiştir. Bulamaç halindeki karışım elle karıştırıldıktan sonra sıcaklığı 800°C ye çıkartılmış (süper ısıtma) ve bu sıcaklıkta 450 dev/dk hızda mekanik olarak karıştırılmıştır. Karışım daha önceden 250°C sıcaklığa ısıtılmış olan metal kalıba dökülerek 300 mm uzunluğunda ve 30 mm çapında silindirik numuneler üretilmiştir. Üretilen silindirik numuneler hassas kesme cihazı ile kesilmiş, mikroyapı incelemeleri için yüzeyleri otomatik yüzey hazırlama cihazı ile hazırlanmıştır. Üretilen kompozitlerin porozite miktarları Arşimet prensibi ile belirlenirken, sertlik ölçümü için Brinell sertlik ölçüm yöntemi kullanılmıştır. Aşınma deneyleri sabit kayma mesafesi, sabit dönme hızında 1N, 3N ve 5N yük değerleri uygulanarak Pin-On Disk cihazı ile yapılmıştır. Tekli kompozitlerin porozite miktarları kıyaslandığında ise kömür cürufu takviyeli kompozitlerin porozite miktarları, SiC ve Al2O3 takviyeli kompozitlerin porozite miktarlarından daha yüksek olmuştur. Üretilen tekli kompozitlerin sertlik değerleri karşılaştırıldığında, kömür cürufu tozunun takviye elemanı olarak kullanıldığı kompozitlerin sertlik değerlerindeki artış miktarı, geleneksel takviye elemanları ile üretilen kompozitlerin sertlik artış oranlarına neredeyse eşit seviyede gerçekleşmiştir. Üretilen kompozitlerin aşınma deneylerinden elde edilen kütle kaybı miktarları göz önüne alındığında, matrise ilave edilen takviyenin ağırlıkça oranının arttırılması ile kütle kaybının azaldığı, uygulanan yük değerinin arttırılmasının ise kütle kaybını arttırdığı belirlenmiştir. Kömür cürufunun aşınmaya olan etkisi değerlendirildiğinde kompozit üretiminde aşınma dayanımını iyileştirici takviye malzemesi olarak kullanılabileceği belirlenmiştir. Sonuç olarak kömür cürufunun kompozit üretiminde takviye malzemesi olarak kompozitin mekanik özelliklerini iyileştiren bir takviye malzemesi olarak kullanılabilirliği ortaya konmuştur. Anahtar Kelimeler: Kompozit Malzemeler, Metal matrisli malzemeler, Alüminyum alaşım, Atık Malzeme, Aşınma davranışı,