Eklemeli imalat, döküm ve toz metalurjisi yöntemleriyle üretilen AlSi10Mg alüminyum alaşımının sertlik, mikroyapı ve tribolojik özelliklerinin karşılaştırılması
Comparison of hardness, microstructure and tribological properties of AlSi10Mg aluminum alloy produced by additive manufacturing, casting and powder metallurgy methods
- Tez No: 972503
- Danışmanlar: DOÇ. DR. YAVUZ KAPLAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Pamukkale Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine ve İmalat Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmada, AlSi10Mg alüminyum alaşımı eklemeli imalat (Selective Laser Melting–SLM), döküm ve toz metalurjisi (TM) yöntemleriyle üretilmiş; numunelerin sertlik, mikroyapı ve tribolojik özellikleri karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. SLM için 18 farklı parametre kombinasyonu (lazer gücü, tarama hızı, tarama aralığı, katman kalınlığı) denenmiş ve her numunenin hacimsel enerji yoğunluğu hesaplanmıştır. Tüm yöntemler için Brinell sertlik testleri gerçekleştirilmiş; tribolojik davranış pin‑on‑disk aşınma deneyleriyle 5, 10 ve 15 N yük seviyelerinde değerlendirilmiştir. Mikroyapısal karakterizasyon optik mikroskop ve SEM ile yapılmış, aşınma mekanizmaları (aşındırma izi, oyulma/sürükleme, delaminasyon, sıvanma, parçacık kopması, tribofilm) morfolojik bulgular üzerinden analiz edilmiştir. Sonuçlar, SLM numunelerinde yüksek katılaşma hızının oluşturduğu ince ve homojen hücresel yapının ve düşük porozitenin, sertlik ve aşınma direncini belirgin biçimde artırdığını göstermiştir. Döküm numunelerinde T6 ısıl işlemi, iri ötektik Si'un küreselleşmesi ve matris sertleşmesi ile hem sertliği hem de aşınma direncini yükseltmiştir. TM numunelerinde sinterleme kaynaklı gözeneklilik ve bağlanma süreksizlikleri, özellikle T6 uygulanmamış örneklerde hacim kaybını artırmış; T6 işlemi iyileşme sağlamakla birlikte SLM ve D‑T6 düzeyine ulaşamamıştır. Sürtünme katsayısı (COF) açısından SLM grubu genel olarak 0,69–0,95 aralığında değerler vermiş; döküm–T6 numunesinde 15 N'de 0,68 seviyesine inen COF, yüzey stabilitesinin arttığını desteklemiştir. TM gruplarında COF, T6'sız numunede yük arttıkça 0,91'den 0,84 yönünde azalma eğilimi sergilerken, TM‑T6 numunesinde 0,88–0,91 bandında kararlı değerler elde edilmiştir. Genel olarak sertlik artışı ile hacim kaybının azalması arasında kuvvetli fakat mutlak olmayan bir ilişki gözlenmiştir; mikroyapı homojenliği, porozite ve yüzey topografyası tribolojik performans üzerinde belirleyici olmuştur. Çalışma, aynı alaşım için üç farklı üretim yolunun performans farklarını sistematik biçimde ortaya koyarak, uygulamaya yönelik üretim yöntemi seçiminde pratik bir karşılaştırma tabanı sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
In this study, the AlSi10Mg aluminum alloy was produced by additive manufacturing (Selective Laser Melting – SLM), casting, and powder metallurgy (PM) methods, and the hardness, microstructure, and tribological properties of the samples were comparatively investigated. For SLM, 18 different parameter combinations (laser power, scanning speed, hatch spacing, and layer thickness) were tested, and the volumetric energy density of each sample was calculated. Brinell hardness tests were carried out for all methods; tribological behavior was evaluated by pin-on-disk wear tests under load levels of 5, 10, and 15 N. Microstructural characterization was performed by optical microscopy and SEM, and wear mechanisms (abrasive grooves, ploughing, delamination, smearing, particle detachment, tribofilm) were analyzed based on morphological findings. The results showed that in SLM samples, the fine and homogeneous cellular structure formed by high solidification rate and the low porosity significantly improved hardness and wear resistance. In cast samples, T6 heat treatment increased both hardness and wear resistance by spheroidization of coarse eutectic Si and matrix strengthening. In PM samples, sintering-induced porosity and bonding discontinuities, especially in non-T6 specimens, increased volume loss; although T6 treatment provided improvement, it did not reach the level of SLM or Cast-T6. In terms of coefficient of friction (COF), the SLM group generally gave values in the range of 0.69–0.95; in the Cast-T6 sample, the COF decreased to 0.68 at 15 N, supporting increased surface stability. In PM groups, the COF in the non-T6 sample tended to decrease from 0.91 to 0.84 as the load increased, whereas the PM-T6 sample yielded stable values in the range of 0.88–0.91. Overall, a strong but not absolute relationship was observed between the increase in hardness and the reduction in volume loss; microstructural homogeneity, porosity, and surface topography were found to be decisive for tribological performance. The study systematically revealed the performance differences of the same alloy produced by three different methods and provides a practical basis for selecting the appropriate production route for applications.
Benzer Tezler
- Advancing creep performance and oxidation resistance of inconel 939 alloy fabricated by selective laser melting
Seçici lazer ergitme yöntemi ile üretilen ınconel 939 alaşımının sürünme performansı ve oksidasyon direncinin geliştirilmesi
FATİH GÜLER
Doktora
İngilizce
2025
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZGÜL KELEŞ
DR. HÜSEYİN AYDIN
- Toz yataklı laser sinterleme ile üretilmiş 316 kalite paslanmaz çeliklerin laser kaynağı
Laser welding of 316-grade stainless steels produced by powder bed laser sintering
RAMAZAN ASLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Gedik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Teknolojileri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET KARAASLAN
- Co-Cr alaşımının eklemeli imalat ve basınç destekli sinterleme ile üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of Co-Cr alloy by additive manufacturing and pressure-assisted sintering
MERTCAN KIRAÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Metalurji MühendisliğiKocaeli ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. RIDVAN YAMANOĞLU
DR. ÖĞR. ÜYESİ GÖKHAN ÖZER
- Eklemeli imalat teknolojileri ve medikal uygulamaları
Additive manufacturing technologies and medical applications
ÇETİN KUTAY ÖNEY
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Metalurji MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AFİFE BİNNAZ HAZAR
- 3 boyutlu baskı yönteminde kullanılabilecek sol-gel methodu ile sentezlenen biyoaktif cam doku iskelesi geliştirilmesi ve karakterizasyonu
Development and characterization of 3D-printed bioactive glass tissue scaffold synthesized using the sol-gel method
YİĞİT TURAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Metalurji MühendisliğiMarmara ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SONGÜL ULAĞ
PROF. DR. OĞUZHAN GÜNDÜZ