Zn-60Al-(1-5) Cu alaşımlarının kuru sürtünme durumundaki aşınma özelliklerinin incelenmesi

Özet

Bu çalışmada beş adet üçlü Zn-60AI-(1-5)Cu alaşımı kokil döküm yöntemiyle üretildi. Üretilen alaşımların aşınma özellikleri çubuk-disk (pin-on-disk) esaslı bir deney düzeneği yardımı ile incelendi. Söz konusu alaşımların iç yapılarının alüminyumca zengin $\alpha$ dendritleri ile bu dendritleri çevreleyen çinkoca zengin $\eta$ ve bakırca zengin $\epsilon$ T fazlarından oluştuğu gözlendi. Yapılan incelemeler sonucunda Zn-60Al-(1-5)Cu alaşımlarının sertliğinin artan bakır oranı ile sürekli artarken, çekme dayanımının %4 oranına kadar artan bakır oranıyla arttığı ve bu oranın üzerinde ise bakır oranı arttıkça azaldığı belirlendi. Alaşımlarda aşınma ile meydana gelen hacim kayıplarının çalışma süresi ve uygulanan basınçla hemen hemen doğru orantılı olarak artığı gözlendi. Alaşımlara ait örneklerin aşınma yüzeylerinde belirgin çizikler ile sıvama tabakalarına rastlandı. Aşınma örneklerinin yüzeylerinde bir sıvama tabakası ile bu tabakanın altında yaralan yönlenmiş bölge şeklinde kendini gösteren bazı yapısal değişimlerin meydana geldiği gözlendi. Bu yapısal değişimler basınç etkisiyle meydana gelen plaslik deformasyon ve sürtünme ısısına dayandırılarak açıklandı. Yapılan değerlendirmeler sonucunda Zn-60Al-(1-5)Cu alaşımlarının kuru sürtünme durumundaki aşınmasında adhezyon ve abrezyon mekanizmalarının etkin olduğu belirlendi.

Abstract

In this study five ternary Zn-60AI-(1-5)Cu alloys were produced by permanent mould casting. The wear properties of these alloys were investigated using a pin-on-disc machine. The micro structure of these alloys was consisted of aluminium rich $\alpha$ dendrites, zinc-rich $\eta$ phase and copper rich-$\epsilon$ and T phases. The hardness of the Zn-60AI-(1-S)Cu alloys increased continuously with increasing copper content. The tensile strength of the alloys also increased with increasing copper content up to 4% Cu, but above this level it decreased as the copper content increased. It was observed that the volume loss due to wear of the alloys showed a linear change with the test duration and the applied pressure. Distinct scratches and smearing were observed on the wear surface of samples of the alloys tested. Metallographic examinations revealed three different regions in the surface material of the wear samples. These were a smearing layer, a flowed region and the unchanged material with original microstructure. Formation of these different layers was related to the microstructural changes, which occurred due to frictional heat and heavy plastic deformation. As a result of these observations it was concluded that adhesion and abrasion are the main mechanisms for the wear of Zn-60AI-(1-5)Cu alloys under dry sliding condition.