Dökme demir/bronz talaşlarının geri dönüştürülmesiyle elde edilen kompozit malzemelerin aşınma özelliklerinin araştırılması

Abstract

Bu tez çalışmasında atık metallerin çift etkili sıcak presleme yöntemi kullanılarak geri dönüştürülmesiyle elde edilen metal matrisli kompozit malzemelerin (MMK) aşınma davranışları incelenmiştir. Çift etkili sıcak presleme yöntemiyle geri dönüştürülen kompozit malzemelerin üretiminde kimyasal içerikleri bilinen CuSn10 (bronz) ve GGG40 (küresel grafitli dökme demir) malzemeleri kullanılmıştır. MMK malzemelerin üretimlerinde dört farklı karışım oranı belirlenmiş, üretimler üç farklı basınç ve iki farklı sıcaklıkta gerçekleştirilmiştir. Aşınma testleri öncesinde mekanik özelliklerini belirlemek maksadıyla üretimleri gerçekleştirilen MMK malzemelerin gözenek, yoğunluk ve brinell sertlik testleri yapılmıştır. Elde edilen sonuçlar mikro yapı görüntüleriyle beraber değerlendirilmiştir. Mekanik özelliklerin belirlenmesi sonrasında aşınma davranışlarının belirlenmesi için aşınma testleri ASTM (G77-05) block on disc aşınma testi standardı esas alınarak gerçekleştirilmiştir. Aşınma testlerinin gerçekleştirilmesiyle temas bölgesinin anlık sıcaklık değişimleri, sürtünme katsayısı değişimleri ve ağırlık kayıpları tespit edilmiştir. Ayrıca aşınma testlerinde kompozit malzemelerin yüzey pürüzlülüğü değişimleri testler öncesinde ve sonrasında düzenli bir şekilde ölçülmüştür. Aşınma testleri sonrasında MMK malzemelerin ve aşındırıcı disk malzemesinin yüzeylerindeki değişimler SEM ve EDS analizleriyle, aşınma esnasında faz dönüşümü olup olmadığı ise XRD analizleriyle incelenmiştir. Elde edilen veriler neticesinde, farklı üretim parametrelerinin kompozit malzemenin aşınma davranışına etkisi incelenmiş ve kaymalı yatak malzemesi olabilirliği araştırılmıştır. Kompozit malzeme içerisinde ki takviye malzemesi GGG40' ın miktarının artmasıyla yüzey sertliklerinde ve gözenek miktarlarında artışlar görülmüştür. Ayrıca GGG40 miktarının fazla olduğu kompozit malzemelerin aşınma testlerinde yüzey pürüzlülüğü ve temas bölgesi sıcaklıklarında artışlar gözlemlenmiştir. Takviye malzemesi içerisinde ki küresel grafitlerin yağlayıcı etkisiyle aşınmanın ilerleyen süreçlerinde sürtünme katsayısında belirgin düşüşler tespit edilmiştir.

In this thesis, the wear behavior of metal matrix composite materials (MMC) obtained by recycling waste metals by using double acting hot pressing method is investigated. CuSn10 (bronze) and GGG40 (spheroidal graphite cast iron) materials with known chemical contents were used in the production of composite materials recycled by double-acting hot pressing method. Four different mixing ratios were determined in the production of MMC materials and composite materials were produced at three different pressures and two different temperatures. Poresity, density and brinell hardness tests of the MMC materials were performed to determine their mechanical properties before the wear tests. The results were evaluated with microstructure images. After the determination of the mechanical properties, the wear tests were carried out in accordance with ASTM (G77-05) block on disc wear test standard. The instantaneous temperature changes of the contact area, friction coefficient changes and weight losses have been determined by carrying out the wear tests. Furthermore, the surface roughness changes of the composite materials during the wear tests were measured regularly before and after the tests. After abrasion tests, changes in the surface of MMC materials and abrasive disc materials were examined by SEM and EDS analysis and phase transformation during wear was examined by XRD analysis. As a result of the data obtained, the effect of different production parameters on the wear behavior of composite material was investigated and the possibility of sliding bearing material was investigated. Increased amount of reinforcing material GGG40 in composite material increased surface hardness and pore amount. In addition, surface roughness and contact zone temperatures were increased in abrasion tests of composite materials with high GGG40 content. Significant decreases in friction coefficients were observed in the progressive processes of wear due to the lubricating effect of spherical graphites in the reinforcing material.