Tungsten Karbür Takviyeli Al7075 Matrisli Kompozitlerin Aşınma ve Sürtünme Davranışının Araştırılması

Öz

Bu çalışmada, Al7075-WC kompozitleri toz metalürjisi ve sıcak presleme yöntemleri kullanılarak üretilmiştir. Al7075 matrisine ağırlıkça %1, %3, %6, %9, %12, %15, %18, %25, %30 oranlarında WC takviyesi yapılmıştır. Katkı oranlarının ve uygulanan ısıl işlem türlerinin (sinterleme, sıcak presleme) kompozitlerin mikro yapıları ile tribolojik performansları (aşınma oranı, kütle kaybı, sürtünme katsayısı) üzerine olan etkileri incelenmiştir. Aşınma test sonuçlarına göre; en düşük aşınma oranı (0.0000595238 mm³/Nm), kütle kaybı (0.001 g) ve sürtünme katsayısı (0.23) indüksiyonla sıcak preslenmiş Al7075-%30WC kompozitte elde edilmiştir. Sonuç olarak Al7075 matrisine uygun miktarda (%30WC) WC ilavesiyle kompozitlerin aşınma özelliklerinin geliştirilebileceği ortaya konmuştur. Ayrıca, sinterleme sonrası uygulanan indüksiyonla sıcak presleme tekniğinin, kompozitlerin tribolojik özelliklerini olumlu yönde etkilediği belirlenmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Kompozit
• Al7075 alaşımı
• Tungsten karbür
• Aşınma
• Toz metalürjisi

Destekleyen Kurum

Yürütülen çalışma 124M230 kodlu proje ile TÜBİTAK tarafından desteklenmiştir.

Proje Numarası

124M230

Investigation of Wear and Friction Behavior of Tungsten Carbide Reinforced Al7075 Matrix Composites

Öz

In this study, Al7075-WC composites were produced using hot pressing and powder metallurgy methods. WC reinforcement was added to the Al7075 matrix at 1%, 3%, 6%, 9%, 12%, 15%, 18%, 25%, 30% in proportions by weight. The effects of the additive ratios and the applied heat treatment types (sintering, hot pressing) on the microstructure and tribological performance (wear rate, mass loss, friction coefficient) of the composites were examined. According to the wear test results, minimum wear rate (0.0000595238 mm³/Nm), mass loss (0.001 g) and friction coefficient (0.23) were obtained in the hot-pressed Al7075-30%WC composite. Hence, it was declared that the wear properties of the composites might be improved by adding an appropriate amount of WC (30%WC) to the Al7075 matrix. Furthermore, it was seen that the induction hot-pressing technique applied after sintering had a positive influence on the tribological properties of the composites.

Anahtar Kelimeler

• Composite
• Al7075 alloy
• Tungsten carbide
• Wear
• Powder metallurgy

Destekleyen Kurum

The study was supported by TUBITAK with project code 124M230.

Proje Numarası

124M230

Kaynakça

1. Abhijith, R. & Harish, T.M. (2016). Fabrication & analysis of aluminium (Al-2024) and tungsten carbide (WC) metal matrix composite by in-situ method. International Journal of Engineering Research & Technology (IJERT), 5(8), 400-407.
2. Daşkesen, Ç.R. (2021). Alüminyum Matrisli B4C Takviyeli Kompozit Malzemeden Açık Hücreli Metal Köpük Üretimi ve Karakterizasyonu. (Yüksek Lisans Tezi). Erişim adresi: https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi
3. Demir, M.E. (2021). Aramid Fiber ve B4C Parçacık ile Takviye Edilmiş Al7075 Matrisli Kompozitlerde Haddelemenin ve Yaşlandırmanın Mekanik ve Tribolojik Özelliklere Etkisi (Doktora Tezi). Erişim adresi: https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi
4. Ekinci, V.Ş. (2007). Alümina Takviyeli Alüminyum Matrisli Kompozit Malzeme Üretimi ve Mekanik Özelliklerinin Araştırılması (Yüksek Lisans Tezi). Erişim adresi: https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi
5. Gol, M.S.G., Malti, A. & Akhlaghi, F. (2023). Effect of WC nanoparticles content on the microstructure, hardness and tribological properties of Al-WC nanocomposites produced by flake powder metallurgy. Materials Chemistry and Physics, 296, 1-11.
6. Işık, E. (2023). Al7075-Al2O3-Grafen ve Al7075-ZrO2-Grafen Hibrit Kompozitlerin Mekanik, Tribolojik Özelliklerinin ve Mikroyapısının İncelenmesi (Yüksek Lisans Tezi). Erişim adresi: https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi
7. Işık, E., Taşkın, A. & Şenel, M.C. (2025). Investigation of mechanical and tribological properties of Al7075-Al2O3-GNPs hybrid composites produced by powder metallurgy and induction hot pressing. Journal of Materials Engineering and Performance, 34(9), 7309–7322.
8. Kalaiyarasan A., Sundaram S., Gunasekaran K. & Bensam Raj J. (2021). Tribological characteristics of AA8090-WC-ZrC metal matrix composites prepared by stir casting process for aerospace applications. Industrial Lubrication and Tribology, 73(6), 980–985.

9. Soy, G. (2022). Alüminyum Matrisli Tungsten Karbür ve Grafen Takviyeli Üretim ve Mekanik Özelliklerinin Belirlenmesi (Doktora Tezi). Erişim adresi: https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi
10. Sövüt, C. (2024). SiC ve Grafen Takviyeli Al6061 Matrisli Hibrit Kompozitlerin Mekanik ve Tribolojik Özelliklerinin Araştırılması (Yüksek Lisans Tezi). Erişim adresi: https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi
11. Taşkın, A. & Şenel, M.C. (2024). Tribological properties and microstructures of tungsten carbide and few layer graphene reinforced aluminum based composites. Transactions of the Indian Institute of Metals, 77(2), 445–456.
12. Taşkın, A. (2023). Al7075-Si3N4-Grafen ve Al7075-B4C-Grafen Hibrit Kompozitlerin Mekanik ve Tribolojik Özelliklerinin Araştırılması (Yüksek Lisans Tezi). Erişim adresi: https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi
13. Şenel, M.C. (2018). Grafen-Seramik Tanecik Takviyeli Alüminyum Matrisli Hibrit Kompozitlerin Toz Metalürjisi Metoduyla Üretimi, Mekanik ve Mikroyapı Özelliklerinin İncelenmesi (Doktora Tezi). Erişim adresi: https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi
14. Şenel, M.C. & Üstün, M. (2023). Effect of silicon dioxide-graphene content on the microstructure, sliding wear behavior, and compressive strength of aluminum hybrid composites. Journal of Materials Engineering and Performance, 32, 1248–1260.
15. Şenel M.C. & Demir M. (2024). Effect of graphene content and induction hot pressing on tribological and mechanical behavior of Al6061-based composites. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part L: Journal of Materials: Design and Applications, 238(9), 1677-1689.
16. Tulgar, E. (1987). Demirdışı metaller metalurjisi. İstanbul: İstanbul Teknik Üniversitesi Yayınları.
17. Yılmaz, Ö. (2019). Atık Alüminyum İçecek Kutuları Kullanarak Grafen/SiC Takviyeli Kompozitlerin Üretimi ve Mekanik Karakterizasyonu (Yüksek Lisans Tezi). Erişim adresi: https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi