Sıkıştırma Döküm Yöntemi İle Üretilen EN AW 5754 (AlMg3)/SiCp Kompozit Malzemelerde Farklı Takviye Oranlarının Aşınma Davranışları Üzerine Etkisi

Abstract

Yapılan çalışmada, sıkıştırma döküm yöntemi kullanılarak hacimce %5, %10, %15 ve %20 hacim oranlarında SiCp parçacıkları EN AW 5754 (AlMg3) metal matrisli kompozit içine katılarak takviye edilmiştir. Sıkıştırma işlemi, 80 MPa basınç altında 10 saniye olacak şekilde uygulanmıştır. Üretimi yapılmış olan EN AW 5754/SiCp kompozit numunelerin aşınma davranışları ve sürtünme katsayısındaki değişimler 1.0 N kuvvet altında 5000 çevrimde 0,04 m/s kayma hızında incelenmiştir. Yapılan deneyler sonucunda sürtünme katsayısı incelendiğinde, takviyesiz alaşımdan %10 SiCp takviyeli kompozite kadar arttığı daha sonra %15 ve %20 SiCp takviyeli kompozitlerde ise düştüğü görülmüştür. Bunun dışında kompozit malzemenin aşınma miktarı, takviye oranı arttıkça artmış % 10 SiCp takviyeli kompozitte en yüksek aşınma durumu meydana gelmiştir. Daha sonra % 15 SiCp takviyeli kompozitte bu oran düşmüş, %20 takviyeli kompozitte ise bu oranın tekrar artışa geçtiği görülmüştür. Deneylerde kullanılan kompozit malzemelerin deformasyon aşınma durumları SEM (Taramalı elektron mikroskobu) ve EDS (Enerji Dağılım Spektrometresi) analizleri yapılarak incelenmiştir. Bu incelemelerde, %5 ve %10 SiCp takviyelerinin matris içerisinde homojen dağılım gösteremediği, fakat %15 ve %20 SiCp takviyelerinin matris malzemesi içerisinde homojen dağıldıkları görülmüştür.

Keywords

• EN AW 5754 (AlMg3) Matrisli Kompozitler
• SiCp
• Sıkıştırma Döküm
• Sürtünme
• Aşınma

The Effects of Different Reinforcement Ratios on Wear Behaviors in EN AW 5754 (AlMg3)/SiCp Composite Materials Produced with the Squeeze Casting Method

Abstract

In this study, SiCp particles were reinforced at volumetric ratios of 5%, 10%, 15% and 20% into the EN AW 5756 (AlMg3) metal matrix composite by using the squeeze casting method. The squeezing process was carried out for 10 seconds under a pressure of 80 MPa. The changes in the wear behaviors and friction coefficients of the EN AW 5754/SiCp composite samples were examined under1.0 N force, 5000 cycles and with a 0.04 m/s sliding speed. As a result of the experiments, it was found that the friction coefficient value increased from the non-reinforced alloy to the 10% SiCp-reinforced composite, while it then decreased in the 15% and 20% SiCp-reinforced composites. Moreover, the amount of wear in the composite material increased as the ratio of the reinforcement increased, and the highest wear occurred in the 10% SiCp-reinforced composite. This wear rate decreased in the 15% reinforced composite and then increased in the 20% reinforced composite. The deformation wear statuses of the composite materials that were used in the experiments were examined by conducting SEM (Scanning Electron Microscopy) and EDS (Energy-Dispersive Spectrometry) analyses. In these examinations, it was observed that the 5% and 10% SiCp reinforcements did not show a homogeneous distribution in the matrix, but the 15% and 20% SiCp reinforcements were homogeneously distributed in the matrix material.

Keywords

• EN AW 5754 (AlMg3) Matrix Composites
• SiCp
• Squeeze Casting
• Friction
• Wear

References

1. Şenel, M. C. & Gürbüz, M. (2020). The Effect of Particle Size and Reinforcement Ratio of Al2O3 on Mechanical Properties and Microstructure of Aluminum Matrix Composites, Nigde Omer Halisdemir University Journal of Engineering Sciences, 9(1), 565 – 575.
2. Şenel, M. C., Gürbüz, M. & Koç, E. (2017). The Fabrication and Characterization of Graphene Reinforced Aluminum Composites, Pamukkale University Journal of Engineering Sciences, 23(8), 974-978.
3. Gökmeşe, H. & Karadağ, H. B. (2018). Examination of Microstructure and Mechanical Properties of Powder Metal AA 2014-SiC-B4C Composite / Hybrid Materials, Gazi University Journal of Science Part C, 6(2), 385-398.
4. Tasyurek, M. & Duzcukoglu, H. (2022). Improving the wear behavior of epoxy resin with boron carbide reinforcement, Iranian Polymer Journal. 31,169-184.
5. Şengül, Ö., Şeremet, M. & Kam, M. (2020). Experimental Analysis of Some Thermal and Mechanical Properties of Graphite Reinforced Polypropylene Composite Products for Sustainable Production, BSEU Journal of Science, 7(1), 10-20.
6. Güneş, A., Salur, E., Aslan, A., Kuntoğlu, M., Giasin, K., Pimenov, D. Y., Düzcükoğlu, H. & Sahin, Ö. S. (2021). Towards Analysis and Optimization for Contact Zone Temperature Changes and Specific Wear Rate of Metal Matrix Composite Materials Produced from Recycled Waste, Materials, 14 (18), 1-21.
7. Aydın, M. & Yetgin, S. H. (2006). Investigation of the Effect of Different Design Mixer on MMC Production, Zonguldak Karaelmas University Institute of Science and Technology Journal, 9 (1), 39 - 46.
8. Yakut R. & Ürkmez Taşkın, N. (2019). Production of AA7075/B4C Composite Materials by the Semi-Solid Stirring Method, European Journal of Technique (EJT), 9(2), 230–240.

9. Garg, P., Jamwal, A., Kumar, D., Sadasivuni, K. K., Hussain, C. M. & Gupta, P. (2019). Advance Research Progresses in Aluminium Matrixcomposites: Manufacturing & Applications, Journal of Materials Research and Technology, 8 (5), 4924–4939.
10. Rosso, M. (2006). Ceramic and Metal Matrix Composites: Routes and Properties, Journal of Materials Processing Technology, 175 (1-3), 364–375.
11. Ürkmez Taşkın, N. Yakut R. & Alp E. (2020). The Effects of Welding Pressure and Reinforcement Strength on Reduction of Bonded AlMg3/SiCp Composites, European Journal of Technique (EJT), 10 (1), 75–85.
12. Çelik, Y. H., Kılıçkap, E. & Yenigün, B. (2018). The Effect of Contact Pressure and B4C Ratio on Hardness and Wear Behaviours in Al-Matrix Composites Produced by PM Method, Science and Engineerin Journal of Fırat University, 30 (1), 33-40.
13. Deuis, R. L., Subramanian, C. & Yellup, J. M.(1997).Dry Sliding Wear of Aluminum Composites-A Review, Composites Science and Technology, 57(4) 415-435.
14. Kılıç C.(2008). Sıkıştırma Döküm Yöntemi İle Üretilmiş ve Soğuk Haddelenmiş AlMg3/SiCp Kompozitinin Aşınma Özelliklerinin İncelenmesi.Master Thesis, Trakya University, Graduate School of Natural and Applied Sciences, Edirne.
15. Arıkan R. (2007). Wear Behaviour of ZA-12 Alloy Composites Reinforced With Saffil (δ-Al2O3) Fibres, Journal of Faculty Engineering and Architecture, Gazi Uniersity., 22 (3), 359-368.
16. Buytoz S. & Eren H. (2007). Effect of Particle Reinforcements on Abrasive Wear Performance of Aluminum Metal Matrix Composites, Science and Engineering Journal of Fırat University 19 (2), 209-216.
17. Thakur, S. K. & Dhindaw B. K. (2001). The Influence of Interfacial Characteristics between SiCp and Mg/Al Metal Matrix on Wear, Coefficient of Friction and Microhardness, Wear 247 (2), 191–201.
18. Samtaş G. & Korucu S. (2019). Optimization of Cutting Parameters For Surface Roughness in Milling Of Cryogenic Treated EN AW 5754 (AlMg3) Aluminum Alloy, Journal of Polytechnic, 22 (3), 665-673.
19. Banhart, J. (2001).Manufacture, Characterisation and Application of Cellular Metals and Metal Foams, Progress in Materials Science, 46 (6), 559–632.
20. Gül F & Acılar M., (2007). Basınçlı İnfiltrasyon Yöntemi İle Üretilen Al- SiCp Kompozitlerde Parçacık Boyutunun Abrasif Aşınma Davranışına Etkisi, Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 22 (2), 323-327.
21. Ürkmez, N. (2004). AlMg3 / SiCp Kompozitlerinin Üretimi ve Mekanik Özelliklerdeki Değişimlerin İncelenmesi.PhD Thesis, Yildiz Technical University, Graduate School of Natural and Applied Sciences, İstanbul.
22. Bayar, H., Subaşı, M. & Karataş, Ç. (2015). SiC Takviyeli Alüminyum Alaşım Matrisli Kompozit Malzemenin Yüksek Basınçlı Kalıp Dökümü ve Mekanik Özellikleri, Gazi University Journal of Science, Part C. 3 (4), 603-612.
23. Şimşek, I., Şimşek, D. & Özyürek, D. (2019). Investigation of Wear Behaviors of Al-SiC Composite Materials Produced by Semi-Solid Process Method, SETSCI Conference Proceedings, 4 (1), 545-548.