Talaşların sıkıştırıldığı doğrultuda tatbik edilen eğme deneyi sonuçları

CuSn10’un ve kompozit malzemelerin eğme deneyleri esnasında, uygulanan kuvvetin artışıyla tüm numunelerin orta bölgelerinde, alt yüzeyden üst yüzeye doğru zikzaklar çizerek ilerleyen çatlak oluşumu gözlenmiştir. Eğme deneyi numunelerinin sahip olduğu çekme ve basma dayanımları arasındaki fark büyük olduğu için, numuneler daha çok çekme zorlamasına maruz kalacak şekilde kırılmaktadır. Bu durum şekil 8.17’de de görüldüğü gibi, çatlağın boydan boya açılma moduyla (mod-I) ilerlemesi sonucunu doğurmuştur.

Şekil 8.17. Eğme deneyi numunesindeki çatlağa ait TEM görüntüsü (11X).

Deney sonunda tüm kompozit malzeme gruplarına ait numuneler optik mikroskopta incelenmiştir. Bu incelemelerde, çatlağın, bronzun eriyip içini tam olarak dolduramadığı gözenekler ile bunlara ek olarak bronz bileşen ve/veya çelikle bronz talaşların birleştiği yüzeylerden ilerlediği gözlenmiştir. Ancak oluşan çatlağın ve yer yer

Çelik Bronz

bu çatlaktan dallanan daha küçük çatlak kollarının, çelik bileşen üzerinden ilerlemediği, bunun yerine çevresinden dolaştığı gözlenmiştir (Şekil 8.18.).

Şekil 8.18. Eğme deneyi sonunda kompozit numunede oluşan çatlak ve dallanmalar (50X).

Kompozit malzemelere ve CuSn10’a ait, üç noktadan eğme deneyinden elde edilen kuvvet-sehim verileri şekil 8.19.’de görülmektedir. Bu grafikte, kompozit malzemelerin, sıkıştırma doğrultusunda yapılan eğme deneyinde elde edilen kuvvet ve numunelerin orta noktalarının sehim değerleri ile CuSn10’a ait değerler bir arada gösterilmiştir.

Çelik

Bronz

0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 K u v v e t ( K N ) Yer degistirme (mm)

Şekil 8.19. CuSn10 ve kompozit malzemelerin kuvvet-sehim eğrileri.

Eğme deneyi sonucunda, CuSn10’nun, kompozit malzemelere oranla daha yüksek kuvvette kırıldığı ve özellikle kırılıncaya kadar sahip olduğu sehim miktarının kompozit malzemelere oranla çok yüksek olduğu gözlenmiştir. CuSn10’nun dayandığı maksimum eğme kuvveti FCuSn10=9,11 kN’dur. Bu malzemenin sehim miktarı

δCuSn10=1,92 mm’dir. CuSn10 sahip olduğu bu değerle, kompozit malzemelere oranla

çok daha fazla sünek bir malzeme olduğunu göstermiştir. CuSn10’a en yakın değere sahip kompozit malzeme b70s30’dur. b70s30’a ait kuvvet değeri Fb70s30=8,13kN’dur. Bu değer, CuSn10’nun maksimum kuvvet değerinin yaklaşık %89,5’i kadardır. b70s30’un sehim miktarı δb70s30=0,99 mm’dir. Bu değer kompozit malzemeler içerisinde en yüksek değerdir. Ancak CuSn10’la kıyaslandığında, bu malzemenin sehim miktarının yaklaşık olarak %51,5’ine tekabül etmektedir.

b60s40 grubunun sahip olduğu maksimum eğme kuvveti Fb60s40=7,12 kN’dur. Bu grubun sehim miktarı ise δb60s40=0,76 mm olarak ölçülmüştür. b60s40 grubu CuSn10 ile maksimum eğme kuvvetleri aşısından kıyaslandığında, CuSn10’un %78’i kadardır. b60s40 grubunun sehim miktarı, CuSn10’dan ve b70s30’dan daha az olduğu görülmüştür. Bu değer, δb60s40=0,76 mm’dir. Bu değer CuSn10’un sehim miktarının % 40’ı kadardır.

Tüm malzemeler içerisinde en düşük dayanım sergileyen malzeme b50s50 grubudur. Bu grubun sahip dayanabildiği maksimum eğme kuvveti değeri Fb50s50=6,34 kN’dur. Bu değer bronzun maksimum eğme kuvvetinin %70’i kadardır. Sehim miktarı açısından değerlendirildiğinde, yine en düşük değer sahip olan b50s50 grubudur. Bu grubun sehim miktarı δb50s50=0,63 mm olarak ölçülmüştür. Bu değer CuSn10’la mukayese edildiğinde onun, %33’üne denktir.

Tüm bu veriler ışığında, CuSn10’un, kompozit malzemelere oranla daha dayanımlı, olduğu ancak özellikle b70s30 grubuyla arasında dayanım açısından çok büyük bir fark olmadığı görülmüştür (Şekil 8.20). Bu durum yapıdaki çelik talaşlar arasına yeterli miktarda bronz bileşen nüfuziyeti olduğunda sağlam bir yapı kurulabildiğini göstermektedir. b70s30 grubunun sahip olduğu kuvvet değeri ve sehim miktarı, bu grubun kompozit malzemeler arasında en dayanımlı ve en sünek malzeme olduğunu ortaya koymuştur.

Şekil 8.20. CuSn10 ve kompozit malzemelerin eğilme gerilmesi değerleri.

CuSn10 ile kompozit malzemelerin mukayesesinde en çarpıcı fark sehim miktarları arasındadır. Zira CuSn10’un, kompozit malzemeler arasında en büyük sehim miktarına sahip, en çok bronz bileşen içeren b70s30 grubunun sehim miktarının bile yaklaşık 2 katı sünekliğe sahip olduğu görülmüştür. Bu oran, en az bronz bileşen içeren grup olan b50s50’de ise 3 katı kadardır (Şekil 8.21). Yapıdaki çelik oranının artışıyla, kompozit malzemelerin daha gevrek özellik sergiledikleri gözlenmiştir.

Şekil 8.21. CuSn10 ve MMK malzemelerin sehim değerleri.

Kompozit malzemelerin CuSn10’dan daha az sünekliğe sahip olmalarının en önemli nedeni, yapıları içerisinde hacmen %25 oranında bulunan ve çekme zorlamasında çentik etkisi gösteren, açık gözeneklerdir. Çatlak bu gözeneklerden çok daha hızlı ve etkili bir biçimde ilerlemektedir. Basma deneyinde kompozit malzemelerin, CuSn10’a göre çok fazla şekil değiştirebilmelerine olanak sağlayan bu gözenekler, test numunelerinin daha ziyade çekme zorlamasına maruz bırakıldıkları bu eğme deneyinde, buna aksi yönde tesir ederek onların daha gevrek davranış sergilemelerine sebep olmuşlardır.

Kompozit malzemelerin daha az sünek davranış göstermelerinin diğer bir sebebi de, talaşların oda sıcaklığında sıkıştırılması esnasında, çelik talaşlar arasında oluşan kapalı gözeneklerdir. Özellikle çelik-çelik talaşları arasına, onları kuvvetli bir biçimde bağlayacak miktarda bronzun eriyip nüfuz edememesi ya da çok az nüfuz etmesi, çatlağın gözeneklerden sonra en zayıf olan bu yapı üzerinden ilerlemesine sebep olmakta ve kompozit yapıyı daha da zayıflatarak gevrek davranış sergilemesine neden olmaktadır. Bu durum aşağıda şekil 8.22’da görülmektedir. Şekilde, orta kısmında çatlak ve çatlağın her iki yakasında çelik talaşlar görülmektedir. Çatlak tarafından ayrılan çelik talaşların uç kısımlarında yer yer erimiş bronz bileşen görülmektedir. Çatlak, ilerleyişini çelik talaşlar arasında yeter miktarda bronz bulunmayan bu zayıf bölge üzerinden sürdürmüştür.

Şekil 8.22. Eğme deneyi numunesindeki çatlak (b50s50 malzeme- 50X).

Kompozit malzemelerin mekanik özellikleri üzerindeki bu olumsuz etki, yapıdaki çelik miktarının artışı ile daha etkin bir hale gelmektedir. Bu durum daha ziyade ağırlıkça en çok çelik bileşen içeren b50s50 grubunda gerçekleşmektedir. Bu nedenle kompozit malzemeler kendi aralarında mukayese edildiğinde, en dayanımsız ve en az sünek olan grup b50s50 grubudur.

Çatlak ilerleyiş yönü Az miktardaki

erimiş bronz