Alüminyumun İçerdiği İz Elementlerinin Yüzey Segregasyonu Ve Tribolojik Özellikleri Üzerindeki Etkisi

Abstract

Ticari saflıkta alüminyum iz elementi mertebesinde empürite içermektedir. Alüminyumun içinde hemen hemen hiç çözünmeyen Pb, In, Sn gibi iz elementleri,alüminyumun 350 °C’nin üzerindeki ısıl islemi sırasında bulundukları konumlardan ayrılırlar ve yüzeye dogru hareket ederler. Bu olay, iz elementlerinin yüzeyde ve yüzeye çok yakın bir tabakada enginlesmesiyle sonuçlanmaktadır. Bu çalısmada, düsük (50,100 ppm) ve yüksek (1000 ppm) konsantrasyonlardaki iz elementlerinin yüzeyde zenginlesmesinin, alüminyumun tribolojik davranısına etkisi incelenmistir. Öncelikle kursun, kalay ve indiyum içeren alüminyum numuneler vakuma alınmıs ve atmosfere açık ortamlarda ısıl isleme tabi tutulmustur. Isıl islemin ardından GD-OES, Taramalı Elektron Mikroskobu, Raman spektroskopisi yardımıyla yapılan yüzey karakterizasyonu sayesinde, zenginlesmenin gerçeklestigi gösterilmistir. Zenginlesmenin alüminyumun tribolojik davranısına etkisini inceleyebilmek için uygun parametreler belirlenmis, gerçeklestirilen asınma testleri sonucunda numuneler, sürtünme katsayıları ve asınma izleri bakımından birbiriyle karsılastırılmıstır. Sonuç olarak, vakumda ısıl islem gören numunelerin saf alüminyuma göre çok daha düsük sürtünme ve asınma gösterdigi görülmüstür. Açık atmosferde ısıl islem gören numunelerin asınma davranısı ise yüzeyde olusan oksit karakterine göre degismektedir. Bu açıdan en iyi sonucu 1000 ppm Sn içeren numune vermistir.

Commercial purity aluminium contain some impurities in order of ppm. Those empurities such as Pb, In, Sn lead a very significant phenomenon during heat treatment of aluminium above 350 °C. They segregate and move towards the surface of aluminium. This fact end up with enrichment of trace elements in a thin layer which is very close to the surface. In this study, enrichment phenomenon of trace elements such as lead (Pb), tin (Sn) and indium (In) was utilized in order to improve tribological behavior of aluminium. Firstly, samples in high (1000 ppm) and low (50, 100 ppm) concentration were heat treated in both vacuum and air media. After heat treatment, characterization of the heat-treated surfaces helped to show enriched state by using GDOES, FEG-SEM and Raman spectroscopy. Secondly, appropriate parameters for wear testing were determined after optimization experiments. Thirdly, samples were exposed to wear tests and compared with each other as their friction coefficient, wear track depth. Results of wear tests of heat treated samples in vacuum showed that enriched elements are better than pure aluminium for their tribological behaviour. For open air heat treatments, it was 1000 ppm Sn containing samples which showed the best improvement due to its oxide characteristics.