Zn-15Al-3Cu-(0,5-3)Si alaşımlarının yağlı çalışma koşullarındaki sürtünme ve aşınma özelliklerinin incelenmesi

Bu çalışmada, silisyum oranları %0,5 ile %3 arasında yer alan altı adet Zn-15Al-3Cu-Si alaşımı kokil döküm yöntemiyle üretildi. Silisyum oranının üretilen alaşımların yapısal, mekanik ve tribolojik özelliklerine etkileri araştırıldı. Alaşımların içyapıları taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve enerji dispersif spektrometresi (EDS) yardımıyla incelendi. Sertlikleri Rockwell F yöntemi ile ölçüldü. Mukavemet ve süneklik değerleri ise çekme deneyi yardımıyla belirlendi. Sürtünme ve aşınma deneyleri blok-disk esaslı bir deney düzeneğinde gerçekleştirildi. Zn-15Al-3Cu-(0,5-3)Si alaşımlarının içyapılarının β, ötektik β+ η, ötektoid α + η ve ε fazları ile birincil silisyum parçacıklarından oluştuğu gözlendi. Alaşımların silisyum oranının %1’i aşması durumunda, birincil silisyum parçacıklarının yapı içerisinde rastgele kümelendikleri görüldü. Alaşımların sertlik değerleri artan silisyum oranı ile sürekli artarken, kopma uzaması değerlerinin sürekli azaldığı; çekme dayanımı değerinin ise %1 Si oranına kadar az da olsa bir artış sergiledikten sonra azaldığı gözlendi. Zn-15Al-3Cu-(0,5-3)Si alaşımlarının sürtünme katsayısı, çalışma sıcaklığı ve hacim kaybı değerlerinin deneylerin başlangıç aşamasında hızlı bir artış gösterdikten sonra kararlı durumlara ulaştıkları gözlendi. İncelenen alaşımlar içerisinde en düşük hacim kaybı bir başka deyişle en yüksek aşınma direnci Zn-15Al- 3Cu-1Si alaşımından elde edildi. Sürtünme ve aşınma deneylerinden elde edilen bulgular alaşımların yapısal ve mekanik özelliklerine dayandırılarak açıklandı.  

In this study, six Zn-15Al-3Cu-Si alloys having silicon contents between 0.5% and 3% were produced by permanent mold casting. The effects of silicon content on the structural, mechanical and tribological properties of the alloys were investigated. The microstructures of the alloys were examined by scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive spectrometry (EDS). Their hardness values were measured by Rockwell F method and strength and ductility values were determined by tensile test. Friction and wear tests were performed with a block-on-disk type test machine. It was observed that the microstructures of the Zn-15Al-3Cu- (0.5-3) Si alloys were consisted of the β, eutectic β + η, eutectoid α + η, ε phases and primary silicon particles. When the silicon content of the alloys exceeded 1%, the primary silicon particles showed a random clustering in their microstructures. The hardness of the alloys increased, but their elongation to fracture decreased continuously with increasing silicon content. Their tensile strength increased with increasing silicon content, but above 1% Si the trend reversed. The friction coefficient, working temperature and wear volume of the Zn-15Al-3Cu-(0.5-3) Si alloys reached steady states after showing a rapid increase in the initial stage of the test. Among the alloys investigated, the lowest volume loss or the highest wear resistance was obtained from Zn-15Al-3Cu-1Si alloy. The results obtained from the friction and wear tests of the alloys were explained on the basis of their microstructural and mechanical properties.