Production and characterization of aluminum matrix composites for small-scale unmanned aircraft engine pistons

Geleneksel pistonlar, içinde çeşitli miktarlarda Cu, Mg ve Ni barındıran yüksek sıcaklık direncine sahip Al-Si alaşımından üretilmektedir. Alaşımın içine Cu, Mg ve Ni eklenmesinin temel nedeni, alaşımın gücünü artırmaktır. Silisyum genleşme katsayısını düşürür ve yüksek aşınma direnci sağlar. Fakat pistonun mekanik özelliklerini azaltır. Piston alaşımlarının ısıl işleminde genellikle T5 ve T6 ısıl işlem metotları kullanılır. Yüksek sıcaklıktaki devir yükü nedeniyle pistonlar genellikle baş kısmından deforme olurlar. Bu nedenle, piston ömrünü arttırmak için pistonun baş kısmı değiştirilmelidir. Bu değişiklik fiziksel ya da kimyasal olabilir. Yani, piston ömrünü arttırmak için, piston tasarımının değiştirilmesi veya pistonun malzemesinin değiştirilmesi gerekmektedir. Bu sebeple, bu çalışmada, pistonun baş kısmının malzemesi metal matrisli kompozit malzeme ile değiştirilmiştir. Bu kompozit malzemenin matrisi, ağırlıkça %10 silisyum karbür parçacık ilaveli ötektik Al-Si tozudur. Üretimden sonra yeni ve mevcut kullanımda olan pistonların karakterizasyonu yapılmış; bulunan sonuçlara göre bu iki piston performans, fiziksel ve kimyasal özellikler bakımından karşılaştırılmıştır. Karşılaştırma sonucunda, kompozit malzeme ile üretilen pistonların yüksek aşınma direncine, uzun yorulma ömrüne ve yüksek eğme dayanımına sahip olduğu görülmüştür.