Wear and mechanical properties of Zn-0.1Mn-Al ternary alloys
Zn-0.1Mn-Al üçlü alaşımlarının aşınma ve mekanik özellikleri
- Tez No: 994637
- Danışmanlar: DOÇ. DR. İSMAİL HAKKI KARA
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Belirtilmemiş.
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Karabük Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışma, sıcak haddelenmiş çinko alaşımı Zn 0.1Mn Al'nin mekanik özelliklerine, biyokorozyon direncine ve aşınma direncine ısıl işlemin etkisini değerlendirmeyi amaçlamıştır. Bu amaca ulaşmak için, 1,44 × 10 × 50 mm ölçülerinde iki numune hazırlanmıştır. Birinci numune herhangi bir işlem görmeden orijinal halinde bırakılırken, ikinci numune 350 °C'de ısıl işleme tabi tutulmuştur. Daha sonra, çekme testi, biyokorozyon testi ve aşınma testi de dahil olmak üzere bir dizi test yapılmış ve ayrıca taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanılarak yüzey yapısı analizi gerçekleştirilmiştir. Çekme testi sonuçları, ısıl işlemden sonra uzamada önemli bir iyileşme göstermiştir. İşlem görmemiş numunede kopma uzaması yaklaşık %15 iken, ısıl işlem görmüş numunede yaklaşık %22'ye yükselmiştir. Bu artış, alaşımın plastik deformasyon yeteneğinde bir iyileşmeyi göstermektedir. Buna karşılık, akma dayanımı ve nihai çekme dayanımı değerlerinde önemli bir değişiklik gözlenmemiştir. Isıl işlem görmüş numune 96 MPa akma dayanımı ve 144 MPa çekme dayanımı sergilerken, işlem görmemiş numunenin karşılık gelen değerleri sırasıyla 95 MPa ve 144 MPa idi. Bu sonuçlar, ısıl işlemin malzemenin deformasyon kabiliyetini olumsuz etkilemeden iyileştirdiğini göstermektedir. Biyo-korozyon testi sonuçları, korozyon oranının artan yüzey yüküyle birlikte arttığını göstermiştir. Bu durum, test sırasında yaşanan artan temas basıncı ve sürtünme kuvvetlerine bağlanmaktadır; bu da yüzeydeki elektrokimyasal reaksiyonları hızlandırmıştır. Bununla birlikte, ısıl işlem görmüş numune, uygulanan tüm yükler altında işlem görmemiş numuneye göre daha düşük korozyon oranları sergilemiştir; bu da ısıl işlemin yüzey stabilitesini iyileştirdiğini ve lokalize elektrokimyasal aktiviteyi azalttığını göstermektedir. Aşınma ve yıpranma testleri de, ısıl işlem görmüş numunenin işlem görmemiş numuneye göre daha az kütle kaybı ve daha düşük sürtünme korozyon oranları sergilediğini göstermiştir. Ayrıca, işlem görmüş numunenin korozyon eğrileri daha kararlıydı ve test sırasında daha az dalgalanma gösterdi. Taramalı elektron mikroskobu (SEM) görüntüleri bu bulguları destekledi. İşlem görmemiş numune, özellikle yüksek yükler altında, derin oluklar, yüzey çatlakları ve belirgin pul pul dökülme bölgeleri sergileyerek, lokalize plastik deformasyon eşliğinde aşındırıcı aşınma mekanizmalarının baskınlığını gösterdi. Buna karşılık, ısıl işlem görmüş numune, daha sığ oluklar ve sınırlı sayıda çatlak içeren daha homojen bir yüzey sergileyerek, aşınma ve korozyon direncinde iyileşmeyi yansıttı. Bu iyileşme, ısıl işlemden kaynaklanan alaşımın mikro yapısındaki değişikliklere bağlanabilir. Bu işlem, mikro yapı homojenliğini artırır, faz farklılıklarını azaltır ve kristal kusurlarını en aza indirir. Bu, malzeme içinde daha düzgün bir gerilim dağılımına yol açar ve lokalize korozyondan sorumlu aktif bölgelerin sayısını azaltır. Bu sonuçlara dayanarak, 350°C'de ısıl işlem, çinko-manganez alaşımlarında mekanik özellikler ve aşınma direnci arasındaki dengeyi iyileştirmek için etkili bir yöntem olarak kabul edilebilir ve kararlı mekanik performans ve yüzey bozulmasına karşı gelişmiş direnç gerektiren uygulamalar için uygunluklarını artırır.
Özet (Çeviri)
This study investigated the influence of heat treatment on the mechanical behaviour, biocorrosion resistance, and abrasion resistance of hot-rolled Zn 0.1Mn Al alloy. For this purpose, two samples with dimensions of 1.44 × 10 × 50 mm were prepared. One sample remained in the as-rolled condition and was tested without any additional treatment. The second sample was subjected to heat treatment at 350°C before the experimental work began. After preparation, several tests were performed, including tensile testing, biocorrosion testing, abrasion testing, and surface analysis using scanning electron microscopy SEM. The tensile test results showed a clear change in ductility after heat treatment. The untreated alloy exhibited an elongation of about 15% at fracture. After heat treatment, the elongation increased to approximately 22%. This increase suggests that the alloy became more capable of plastic deformation. In contrast, the strength values did not show a noticeable change. The yield strength was measured at 95 MPa for the untreated sample and 96 MPa for the heat-treated sample. The ultimate tensile strength remained almost identical for both conditions at around 144 MPa. From these results, it can be understood that the heat treatment improved ductility while maintaining the overall strength of the material. During the biocorrosion experiments, it was observed that the corrosion rate increased as the applied load became higher. This behaviour is likely related to the increased contact pressure and friction acting on the surface of the material. Greater mechanical interaction between the surfaces can accelerate local electrochemical reactions. Even so, the heat-treated sample consistently showed lower corrosion rates compared with the untreated alloy under all tested loads. This indicates that the treated surface had better stability in the corrosive environment. The wear corrosion tests provided similar observations. The heat-treated alloy experienced lower mass loss during testing and showed smaller friction corrosion rates. The corrosion curves recorded during the experiment were also more stable and contained fewer fluctuations compared with the untreated sample. Surface examination using SEM images helped explain these differences. The untreated sample displayed relatively deep grooves, visible surface cracks, and areas where material flaking had occurred. These features were more evident when higher loads were applied, suggesting that abrasive wear and localized plastic deformation were the dominant damage mechanisms. In comparison, the heat-treated sample showed a more uniform surface appearance. The grooves were shallower and the number of cracks was limited. The improved behaviour of the heat-treated alloy can be associated with changes in its microstructure. Heat treatment tends to increase microstructural uniformity and reduce variations between different phases. It can also decrease the number of crystal defects that act as active sites for corrosion. When these defects are reduced, stress distribution within the material becomes more uniform and the likelihood of localized corrosion decreases. Based on the experimental results obtained in this work, heat treatment at 350°C appears to be an effective method for improving the balance between ductility, mechanical strength, and corrosion resistance in Zn-Mn alloys. This improvement makes the alloy more suitable for applications where reliable mechanical performance and better resistance to surface degradation are requiredmicrostructure homogeneity and reducing phase variations and crystal defects. This leads to a more uniform stress distribution within the material and reduces the active sites responsible for localized corrosion. Based on these results, it can be concluded that heat treatment at 350°C is an effective method for improving the balance between mechanical properties and corrosion resistance in zinc-manganese alloys, thus enhancing their suitability for applications requiring stable mechanical performance and improved resistance to surface degradation.
Benzer Tezler
- Toz metalurjisi ile üretilmiş Mg-Zn mekanik alaşımlarının aşınma ve mikroyapı özelliklerinin deneysel araştırılması
Experimental investigation of wear and microstructure properties of Mg-Zn mechanical alloys produced by powder metallurgy
BANU ŞAHİN YALÇIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Makine MühendisliğiEge ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RASİM İPEK
- Eş kanallı açısal ekstrüzyon işleminin Zn-60Al ve Zn-60Al-2Cu alaşımlarının yapısal mekanik ve aşınma özelliklerine etkisi
Effect of equal channel angular extrusion process on microstructural, mechanical and wear properties of Zn-60Al and Zn-60Al-2Cu alloys
ONUR SARAY
Yüksek Lisans
Türkçe
2007
Makine MühendisliğiKaradeniz Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. GENÇAĞA PÜRÇEK
- Eşit kanal açısal presleme (EKAP) yöntemi kullanılarak Al-Zn-Mg alaşımının mekanik ve yüzey özelliklerinin araştırılması
Investigation of the mechanical and surface properties of Al-Zn-Mg alloy using the equal channel angular pressing ECAP method
TAHA ALPER YILMAZ
Doktora
Türkçe
2022
Makine MühendisliğiAtatürk ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YAŞAR TOTİK
PROF. DR. BÜLENT BOSTAN
- Bakır ve/veya silisyum içeren zn-15al esaslı alaşımların yapısal, mekanik ve tribolojik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of microstructure and mechanical and tribological properties of zn-15al based alloys containing copper and/or silicon
ALİ PAŞA HEKİMOĞLU
Doktora
Türkçe
2013
Makine MühendisliğiKaradeniz Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TEMEL SAVAŞKAN
- Basınçlı döküm yöntemi ile üretilen Zn-Al esaslı alaşımlarının mikroyapı ve mekanik özelliklerine alaşım elementlerinin etkisi
Effect of alloying elements on the microstructure and mechanical properties of pressure die cast zinc-aluminium based alloy
ALİ UĞUR
Doktora
Türkçe
2009
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MURAT BAYDOĞAN