Al-Si3N4 Toz Metal Kompozit Malzeme Üretimi ve Aşınma Davranışının Araştırılması

Özet

Alüminyum ve alaşımları başta otomotiv ve havacılık sektörü olmak üzere pek çok alanda tercih edilen metal ve alaşım grubunu oluşturmaktadır.  Alüminyum alaşımlarının üstün özellikleri yanında sertlik ve aşınma direnci gibi özelliklerinin bazı uygulamalarda beklentilerin uzağında kalması alüminyum matrisli kompozit malzeme üretimi çalışmalarını daha değerli ve gerekli kılmaktadır. Bu çalışmada toz metalürjisi metodu ile üretilen α-Si₃N₄ içeren alüminyum matrisli kompozit malzemelerde takviye elemanı oranının kompozitin aşınma davranışı üzerine etkilerinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Ağırlıkça %5, %10 ve %15 oranlarında α-Si₃N₄ içeren karışım tozlar kalıp içerisinde 500 MPa basınç altında preslenerek 10 mm çapta ve 15 mm boyda blok numuneler üretilmiştir. Daha sonra preslenen numuneler atmosfer kontrollü tüp fırında 2 saat süreyle 650 °C sıcaklıkta sinterlenmiştir. Toz metal kompozit parçaların yoğunluk ve sertlik ölçümleri sonrası pin-on-disk metoduyla kuru kayma aşınma testleri yapılmıştır. Testler TIRIBOMETER T10/20 aşındırma test cihazında ASTM G99-05’ göre yapılmıştır. Aşındırma testleri 1,41 m/s kayma hızı ve 2000 m mesafede farklı yükler (5-10-15 N) altında tekrarlanmıştır. Alınan aşınma test sonuçları aynı şartlarda üretilen matris malzemeye göre değişik oranlarda α-Si₃N₄ takviyeli kompozitlerin daha iyi aşınma direncinde sahip olduğunu göstermektedir. En yüksek aşınma direnci ve sertlik değerleri ağırlıkça % 15 silisyum nitrür içeren kompozit malzemede görülmüştür.