Deney parametrelerine göre belirlenmiĢ numunelere aĢınma testleri uygulanarak numunelerin aĢınma davranıĢları test edilmiĢtir. Bu testlerde numunelerin mesafe değiĢimine ve uygulanan yük değiĢimine göre ağırlık kaybı üzerinden aĢınma davranıĢları incelenmiĢtir. Sinter sıcaklığı değiĢimine numunelerin aĢınma grafiği ġekil 4.13‟de verilmiĢtir.
ġekil 4.13. Sinter sıcaklığı değiĢimine göre numunelerin aĢınma grafiği.
Sinter sıcaklığı değiĢimine göre numunelerin aĢınma grafiğine baktığımızda, N4.3 ve N5.2 numaralı numunelerin 300 m mesafedeki ağırlık kayıplarının daha fazla olduğu görülmektedir. Sinter süresi değiĢimine numunelerin aĢınma grafiği ġekil
0
0 300 600 900 1200 1500 1800 2100 2400 2700 3000
Ağırlık Kaybı (gr)
27 4.14‟de verilmiĢtir.
ġekil 4.14. Sinter süresi değiĢimine göre numunelerin aĢınma grafiği.
Sinter süresi değiĢimine göre numunelerin aĢınma grafiğine baktığımızda, N1.2 numaralı numunenin her mesafe noktasında daha yüksek ağırlık kayıplarına sahip olduğu görülmektedir. Öğütme süresi değiĢimine numunelerin aĢınma grafiği ġekil 4.15‟de verilmiĢtir.
0 300 600 900 1200 1500 1800 2100 2400 2700 3000
Ağırlık Kaybı (gr)
Mesafe (m)
N1.1 N1.2
28
ġekil 4.15. Öğütme süresi değiĢimine göre numunelerin aĢınma grafiği.
Öğütme süresi değiĢimine göre numunelerin aĢınma grafiğine baktığımızda, N4.3 ve N7.2 numaralı numunelerin ağırlık kayıpları benzerlik gösterirken N8.2 numaralı numunenin ağırlık kayıpları daha yüksek değerlere sahiptir. Takviye miktarı değiĢimine numunelerin aĢınma grafiği ġekil 4.16‟da verilmiĢtir.
0
0 300 600 900 1200 1500 1800 2100 2400 2700 3000
Ağırlık Kaybı (gr)
Mesafe (m)
N4.3 N7.2 N8.2
29
ġekil 4.16. Takviye miktarı değiĢimine göre numunelerin aĢınma grafiği.
Takviye miktarı değiĢimine göre numunelerin aĢınma grafiğini ele aldığımızda, N2.2, N2.3 ve N2.4 numaralı numunelerin ağırlık kayıpları her mesafede hemen hemen aynı iken N2.1 ve N2.5 numaralı numunelerin ağrılık kayıpları özellikle 300, 600 ve 900 m mesafelerde daha yüksek değerlere sahiptir. Ayrıca N2.1 numaralı numune 900 m‟ den sonraki mesafe noktalarında da yüksek ağırlık kaybı değerlerine sahiptir.
Uygulanan yük değiĢimine numunelerin aĢınma grafiği ġekil 4.17‟de verilmiĢtir.
0
0 300 600 900 1200 1500 1800 2100 2400 2700 3000
Ağırlık Kaybı (gr)
30
ġekil 4.17. Uygulanan yük değiĢimine göre numunelerin aĢınma grafiği.
Uygulanan yük değiĢimine göre numunelerin aĢınma grafiği dikkate alındığında N1.2 numaralı numunenin farklı yükler altındaki ağırlık kayıpları doğrusal bir çizgi oluĢtururken N3.2 numaralı numunenin 60N yük altındaki ağırlık kaybı normalden daha fazla, N4.3 numaralı numunenin 60N yük altındaki ağırlık kaybı normalden daha az olduğu görülmektedir.
Numunelerin ağırlık kayıplarının incelenip, bu ağırlık kayıplarının numunelerin diğer karakteristik özelikleri ile iliĢkisi de incelenmiĢtir. Bunun yanı sıra numunelerin diğer karakteristik özelikleri arasındaki iliĢkiler de incelenmiĢtir. Deney parametrelerinin ağırlık kaybı üzerindeki etkileri ġekil 4.18‟de verilmiĢtir.
0
31 (a)
(b)
32 (c)
(d)
ġekil 4.18. Deney parametrelerinin ağırlık kaybı üzerindeki etkileri: a) Sinter sıcaklığı değiĢimi, b) Sinter süresi değiĢimi, c) Takviye miktarı değiĢimi, d) Öğütme süresi değiĢimi.
Sinter sıcaklığı değiĢimine göre numunelerin ağırlık kayıpları incelendiğinde en yüksek ağırlık kaybı miktarının 800 oC‟de, en düĢük ağırlık kaybı miktarının ise 900 oC‟de olduğu görülmektedir. Sinter süresi değiĢimi ele alındığında, hem 800 oC‟de hem de 900 oC‟de üretilen numunelerde sinter süresi artıĢı ile ağırlık kaybı miktarı da artmıĢtır. Numunelerdeki takviye miktarı değiĢimi ele alındığında, eklenen takviye miktarı ağırlıkça %5, %10 ve %20 iken ağırlık kaybı miktarları takviyesiz numunenin ağırlık kaybı miktarına göre daha düĢük olduğu görülmüĢtür. Ancak, ağırlık kaybı miktarlarındaki bu düĢüĢ %30 takviye miktarında görülmemiĢtir. Öğütme sürelerinin
33
ağırlık kaybı miktarları üzerindeki etkileri karĢılaĢtırıldığında, 2 saat‟lik öğütme süresindeki ağırlık kaybı miktarının minimum, 4 saat‟lik öğütme süresindeki ağırlık kaybı miktarının maksimum olduğu görülmektedir.
Numunelerin karakteristik özellikleri arasındaki iliĢkiler ġekil 4.19‟da verilmiĢtir
(a)
(b)
34 (c)
(d)
35 (e)
(f)
ġekil 4.19. Numunelerin karakteristik özellikleri arasındaki iliĢkiler: a) Ağırlık Sertlik, b) Ağırlık Karbür Sertliği, c) Ağırlık Tane Ebadı, d) Ağırlık Kaybı-Karbür Ebadı, e) Kaybı-Karbür Ebadı-Serlik, f) Tane Ebadı-Serlik.
Numunelerin sertlik ve ağırlık kaybı değerleri karĢılaĢtırıldığında bu iki karakteristik özellik arasında ters orantı olduğu görülmektedir. Numunelerin karbür sertliği ve ağırlık kaybı değerleri karĢılaĢtırıldığında bu iki karakteristik özellik arasında doğru orantı olduğu görülmektedir. Numunelerin tane ebadı ve ağırlık kaybı değerleri karĢılaĢtırıldığında bu iki karakteristik özellik arasında ters orantı olduğu görülmektedir. Numunelerin karbür ebadı ve ağırlık kaybı değerleri karĢılaĢtırıldığında
36
bu iki karakteristik özellik arasında ters orantı olduğu görülmektedir. Numunelerin karbür ebadı ve sertlik değerleri karĢılaĢtırıldığında bu iki karakteristik özellik arasında ters orantı olduğu görülmektedir. Numunelerin tane ebadı ve sertlik değerleri karĢılaĢtırıldığında bu iki karakteristik özellik arasında doğru orantı olduğu görülmektedir.
37 5. SONUÇ VE ÖNERİLER
Sinter sıcaklığına bağlı olarak kompozitin tane boyutu 1000 oC‟ye kadar azalma gösterir.
Bu sıcaklığın üstünde tane sınırı intermetalikleri ortaya çıkmıĢtır. Ġdeal M7C3 takviye oranı %20 olarak tespit edilmiĢtir. Bu oranda mikro boyuttaki karbürler aĢınma oranını düĢmüĢ ve tanı sınırı boĢlukları oluĢmuĢtur.
M7C3 karbür takviyesi oranındaki artık çözünme oranını ve etkin reaksiyon sıcaklığını değiĢtirir. Alüminyumca zengin fazın erimesi yeni oluĢturulmuĢ mikroyapının sinterini baĢlatır ve sinter reaksiyonu katı Ni ve Al‟ca zengin sıvı faz arasındaki belli bir iliĢki reaksiyonlarını içerir.
Sinter ve çözünme esnasında M7C3, Cr, Fe ve C atomlarının çözündüğü bütün fazlar ve bu atomların çözünmesi mikroyapıyı değiĢtirmiĢtir. Cr konsantrasyonuna bağlı olarak Al3Ni fazının çözünme sıcaklığı yükselir ve Al3Ni2 fazı yapıda görülmez. M7C3
takviyesindeki artıĢ Ni3Al fazının hacimce %‟sini arttırır. Taneler arası faz NiAl‟dir matris Ni3Al‟dir. Tane sınırlarındaki ikincil fazın ve boĢlukların boyutu artmıĢtır ve tanelerin büyüklükleri sinter sıcaklığı ile azalmıĢtır. Al‟ca zengin fazın erimesi yeni oluĢturulmuĢ mikroyapının sinterini baĢlatır ve sinter reaksiyonu katı Ni ve Al‟ca zengin sıvı faz arasındaki belli bir iliĢki reaksiyonlarını içerir. Sinter sıcaklığına bağlı olarak az ya da çok NiAl ve Ni3Al fazları oluĢabilir. Sinter sıcaklığındaki değiĢim geçici sıvı faz oluĢumunu, sinter sıcaklığı değerini, numunenin kısmi erimesini ve ortalama yoğunlaĢtırmayı etkiler.
Numunelerin sertlik ve ağırlık kaybı arasında ters orantı ve karbür sertliği ile ağırlık kaybı arasında doğru orantı olduğu görülmektedir. Numunelerin tane ebadı ve ağırlık kaybı arasında ters orantı ve karbür ebadı ile ağırlık kaybı arasında ters orantı olduğu görülmektedir. Numunelerin karbür ebadı ile sertlik değerleri arasında ters orantı ve tane ebadı ile sertlik arasında doğru orantı olduğu görülmektedir.
En yüksek ağırlık kaybı 800 oC‟de, en düĢük ağırlık kaybı 900 oC‟de elde edilmiĢtir. 800
oC ve 900 oC‟de üretilen numunelerde sinter süresi artıĢı ile ağırlık kaybı miktarı artmıĢtır. Takviye miktarı artıĢına paralel olarak %5, %10 ve %20 ağırlık kaybı azalmıĢtır. Takviyesiz numunenin ağırlık kaybına göre takviyeli numunelerin aĢınma dirençlerinin yüksek olduğu belirlenmiĢtir. Ancak, ağırlık kaybı miktarlarındaki bu düĢüĢ
%30 takviye miktarında görülmemiĢtir. 2 saat‟lik öğütme süresindeki ağırlık kaybı miktarının minimum, 4 saat‟lik öğütme süresindeki ağırlık kaybı miktarının maksimum olduğu görülmüĢtür.
38 6. KAYNAKLAR
1. Benjamin, J. S., 1988, Mechanical Alloying, A Perpective, Proc. Conf. Of New Materials By MA Technigues E D. By E. Arzt and L. Shultz, alw-Hirasu, 3-7.
2. Suryanarayana, C, 2001, Mechanical Alloying and Milling, Progress in Materials Science, vol. 46, pp. 1-184.
3. Benjamin JS. 1976, Sei Amer, 234(5):40-8.
4. Benjamin JS., In: Arzt E, Schultz L, 1989, New materials by mechanical alloying techniques. Oberursel, Germany: DGM Inforrnationgesellschaft, pp. 3-18.
5. Benjamin JS. 1990, Metal Powder Rep, 45:122-7.
6. Ermakov AE, 1981, Yurchikov EE, Barinov VA. Phys Met Metallogen 52(6):50-8.
7. Koch CC, Cavin OB, McKamey CG, Scarbrough JO. 1983, Appl Phys Lett, 43:1017-9.
8. Heinicke G. 1984, Tribochemistry., Akademie Verlag, Berlin.
9. McCormick PG. 1995, Mater Trans Japan Inst Metals, 36:161-9.
10. Maurice DR, Courtney TH. 1990, Metall Trans, A21:289-303.
11. M. Darabara, G.D. Papadimitriou, L. Bourithis, Production of Fe–B–TiB2 metal matrix composites on steel surface, Surface & Coatings Technology 201 (2006) 3518–3523.
12. Bhanumurthy, K, Schmid-fetzer, R., (2001), „„Interface reactions between silicon carbide and metals (Ni, Cr, Pd, Zr)‟‟, Compos part A Appl S., Vol. 32 (3-4), 569-74.
13. Fei, G., Jinjun,, L., Weimin, L., (2008), „„Ni-Si-C composites with various microstructuresvia solid state reaction of nickel and silicon carbide particulate‟‟, Compos. Sci.
and Technol., Vol. 68, 566-571
14. Dunmead, S.D., Munir, Z.A., Holt, J.B., Kingman, D.D., (1991) „„Simultaneous synthesis and densification of TiC/ Ni-Al composites‟‟, J. Mater Sci., Vol. 26, 2410-2416.
15. Fei, G., Jinjun,, L., Weimin, L., (2008), „„Ni-Si-C composites with various microstructures via solid state reaction of nickel and silicon carbide particulate‟‟, Compos. Sci. and Technol., Vol.
68, 566-571
16. Jiang, Y., Deng, C., He, Y., Zhao, Y., Xu, N., Zou, J., Huang, B., Liu, C.T., (2009),
„„Reactive synthesis of microporous titanium aluminide membranes‟‟, Mat. Lett., Vol. 63, 22-24.
39
17. Lee, D.B., Deug, J. K., (2001), „„The oxidation of Ni3Al containing decomposed M7C3-particles‟‟, Intermetallic., Vol. 9, 51-56.
18. Merzhanov, A.G., (1996), „„Sintering processes that synthesize materials‟‟, J. Mater.
Process. Tech., Vol. 56, 222-241.
19. Biswas, A., Roy, S. K., (2004), „„Comparison between the microstructural evolutions of two modes of SHS of NiAl: key to a common reaction mechanism‟‟, Acta Mat. Vol. 52, 257-270.