Correlation of Mechanical and Tribological Properties of Zn-40Al-2Cu-2Si Alloy
Yıl: 2022 Cilt: 3 Sayı: 2 Sayfa Aralığı: 61 - 66 Metin Dili: İngilizce DOI: 10.53501/rteufemud.1157005 İndeks Tarihi: 14-03-2023
Correlation of Mechanical and Tribological Properties of Zn-40Al-2Cu-2Si Alloy
Öz: An attempt was made to correlate mechanical (hardness and ultimate tensile strength) and tribological properties (friction coefficient, working temperature, wear volume and average surface roughness) of Zn-40Al-2Cu-2Si alloy which was prepared by permanent mold casting. The tribological properties of the alloy were determined using a block-on-cylinder type wear test machine. The relationships between the mechanical and tribological properties of the alloy determined by linear regression analysis were observed to be expressed by linear or straight-line equations. The correlation coefficients of these relationships were found to be between 0.94 and 0.99. These linear equations indicate that the friction coefficient and the wear volume of this alloy can be calculated in terms of either its hardness or tensile strength under the given working conditions. These linear relationships also showed that as the hardness and the tensile strength of the alloy increase the friction coefficient, working temperature, and wear volume of it decrease but its average surface roughness increases. These observations were explained in terms of the microstructure and mechanical properties of the alloy, adhesion theory of friction and the Archard wear law. The equations obtained by this correlation can also be used for the selection of Zn-40Al-based alloys for bearing applications.
Anahtar Kelime: Zn-40Al-2Cu-2Si Alaşımının Mekanik ve Tribolojik Özelliklerinin Korelasyonu
Öz: Kokil kalıba döküm yöntemiyle üretilen Zn-40Al-2Cu-2Si alaşımının mekanik özellikleri (sertlik ve çekme dayanımı) ile tribolojik özellikleri (sürtünme katsayısı, çalışma sıcaklığı, hacim kaybı ve ortalama yüzey pürüzlülüğü) arasındaki ilişkiler araştırıldı. Alaşımın tribolojik özellikleri blok-silindir tipi bir aşınma deney düzeneği yardımıyla incelendi. Bu özellikler ile sertlik ve çekme dayanımı değerleri arasında lineer regresyon analizi ile belirlenen ilişkilerin lineer veya doğrusal denklemler ile ifade edilebileceği gözlendi. Bu analizler sonucunda elde edilen doğrusal ilişkiler için korelasyon katsayılarının 0,94 ile 0,99 arasında yer aldığı görüldü. Belirlenen denklemler Zn-40Al-2Cu-2Si alaşımının belirli koşullardaki sürtünme katsayısı ve hacim kaybı değerlerinin bu alaşımın sertlik ve çekme dayanımına göre hesaplanabileceğini ifade etmektedir. Söz konusu denklemler alaşımın sertlik ve çekme dayanımı arttıkça sürtünme katsayısı, çalışma sıcaklığı ve hacim kaybının azaldığını, ortalama yüzey pürüzlülüğünün ise arttığını göstermektedir. Bu gözlemler alaşımın metalografik yapısı, mekanik özellikleri, adheziv sürtünme teorisi ve Archard aşınma kanununa dayandırılarak tartışıldı. Zn-40Al- 2Cu-2Si alaşımının mekanik ve tribolojik özellikleri arasındaki ilişkileri ortaya koyan ampirik denklemlerin Zn- 40Al esaslı yatak alaşımlarının seçiminde kullanılabileceği sonucuna varıldı.
Anahtar Kelime: Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık
- Bowden, F.P., Tabor, D. (1967). The Friction and Lubrication of Solids, Methuen & Co. Ltd., ISBN: 9780198507772, London.
- Halling, J. (1989). Principles of Tribology, Macmillan Education Ltd., ISBN: 9780333246863 London.
- Hekimoglu, A.P., Savaskan, T. (2018). Lubricated wear characteristics of Zn-15Al-3Cu-1Si alloy and SAE 660 bronze. Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 33 (1), 145-154. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.406787.
- Hutchings, I.M. (1992). Tribology: Friction and Wear of Engineering Materials, Edward Arnold, ISBN 13: 9780340561843, UK.
- Jovanoviç, M.T., Bobiç, I., Djuriç, B., Grohovac, N., Iliç, N. (2007). Microstructural and sliding wear behaviour of a heat-treated zinc-based alloy. Tribology Letters, 25, 173-184. https://doi.org/1007/s11249-006-9106-8.
- Lyon, R. (1986). The properties and applications of ZA alloys. The British Foundryman, August/ September, 344-349.
- Michalik, R. (2014). Structure and mechanical properties of ZnAl40Cu3 alloy modified with rare earth elements. Material Science and Engineering Technology, 45(5), 354-360. https://doi.org/10.1002/mawe.201400234.
- Michalik, R. (2018). Influence of solution heat treatment on phase composition and structure of ZnAl40Cu(1-2) Ti(1-2) alloys. Archives of Metallurgy and Materials, 63(1), 461-466. https://doi.org/10.24425/118962.
- Pola, A., Tocci, M., Goodwin, F.E. (2020). Review of Microstructures and Properties of Zinc Alloys. Metals, 10 (2), 253. https://doi.org/10.3390/met10020253.
- Prasad, B.K. (2000). Effects of partially substituting copper by silicon on the physical, mechanical and wear properties of a Zn-37.5%Al-based alloy. Materials Characterization, 44, 301-308. https://doi.org/10.1016/S1044-5803(99)00057-1.
- Savaşkan, T. Hekimoğlu, A.P., Azaklı, Z. (in press). Effect of isothermal transformation treatment on the mechanical and tribological properties of Zn-40Al-2Cu-2Si alloy. Metal Science and Heat Treatment, (Accepted for publication).
- Savaskan, T., Azaklı, Z. (2008). An investigation of lubricated friction and wear properties of Zn-40Al-2Cu-2Si alloy in comparison with SAE 65 bearing bronze. Wear, 264 (11-12), 920-928. https://doi.org/10.1016/j.wear.2007.06.008.
- Savaşkan, T., Azaklı, Z., Hekimoğlu, A.P. (2021). Effect of heat treatment on mechanical and wear properties of Zn-40Al-2Cu-2Si alloy. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 31(9), 2651-2663. https://doi.org/10.1016/S1003-6326(21)65682-0.
- Savaşkan, T., Bican, O. (2005). Effects of silicon content on the microstructural features and mechanical and sliding wear properties of Zn-40Al-2Cu-(0-5) Si alloys. Materials Science and Engineering: A, 404(1-2), 259-269. https://doi.org/10.1016/j.msea.2005.05.078.
- Savaşkan, T., Hekimoğlu, A.P. (2015). Effect of quench-ageing treatment on the microstructure and properties of Zn-15Al-3Cu alloy. International Journal of Materials Research, 106(5), 481-487. https://doi.org/10.3139/146.111207.
- Savaşkan, T., Hekimoğlu, A.P., Azaklı Z, Çalış, M. (2022). Effect of working conditions on the lubricated wear behavior of Zn-40Al-2Cu-2Si alloy in the as-cast and T6 heat-treated states. Journal of Tribology, 144, 031702. https://doi.org/10.1115/1.4051264.
| APA | Savaşkan T, Hekimoğlu A, AZAKLI Z (2022). Correlation of Mechanical and Tribological Properties of Zn-40Al-2Cu-2Si Alloy. , 61 - 66. 10.53501/rteufemud.1157005 |
| Chicago | Savaşkan Temel,Hekimoğlu Ali Paşa,AZAKLI ZEKI Correlation of Mechanical and Tribological Properties of Zn-40Al-2Cu-2Si Alloy. (2022): 61 - 66. 10.53501/rteufemud.1157005 |
| MLA | Savaşkan Temel,Hekimoğlu Ali Paşa,AZAKLI ZEKI Correlation of Mechanical and Tribological Properties of Zn-40Al-2Cu-2Si Alloy. , 2022, ss.61 - 66. 10.53501/rteufemud.1157005 |
| AMA | Savaşkan T,Hekimoğlu A,AZAKLI Z Correlation of Mechanical and Tribological Properties of Zn-40Al-2Cu-2Si Alloy. . 2022; 61 - 66. 10.53501/rteufemud.1157005 |
| Vancouver | Savaşkan T,Hekimoğlu A,AZAKLI Z Correlation of Mechanical and Tribological Properties of Zn-40Al-2Cu-2Si Alloy. . 2022; 61 - 66. 10.53501/rteufemud.1157005 |
| IEEE | Savaşkan T,Hekimoğlu A,AZAKLI Z "Correlation of Mechanical and Tribological Properties of Zn-40Al-2Cu-2Si Alloy." , ss.61 - 66, 2022. 10.53501/rteufemud.1157005 |
| ISNAD | Savaşkan, Temel vd. "Correlation of Mechanical and Tribological Properties of Zn-40Al-2Cu-2Si Alloy". (2022), 61-66. https://doi.org/10.53501/rteufemud.1157005 |
| APA | Savaşkan T, Hekimoğlu A, AZAKLI Z (2022). Correlation of Mechanical and Tribological Properties of Zn-40Al-2Cu-2Si Alloy. Recep Tayyip Erdoğan Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 3(2), 61 - 66. 10.53501/rteufemud.1157005 |
| Chicago | Savaşkan Temel,Hekimoğlu Ali Paşa,AZAKLI ZEKI Correlation of Mechanical and Tribological Properties of Zn-40Al-2Cu-2Si Alloy. Recep Tayyip Erdoğan Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi 3, no.2 (2022): 61 - 66. 10.53501/rteufemud.1157005 |
| MLA | Savaşkan Temel,Hekimoğlu Ali Paşa,AZAKLI ZEKI Correlation of Mechanical and Tribological Properties of Zn-40Al-2Cu-2Si Alloy. Recep Tayyip Erdoğan Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, vol.3, no.2, 2022, ss.61 - 66. 10.53501/rteufemud.1157005 |
| AMA | Savaşkan T,Hekimoğlu A,AZAKLI Z Correlation of Mechanical and Tribological Properties of Zn-40Al-2Cu-2Si Alloy. Recep Tayyip Erdoğan Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi. 2022; 3(2): 61 - 66. 10.53501/rteufemud.1157005 |
| Vancouver | Savaşkan T,Hekimoğlu A,AZAKLI Z Correlation of Mechanical and Tribological Properties of Zn-40Al-2Cu-2Si Alloy. Recep Tayyip Erdoğan Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi. 2022; 3(2): 61 - 66. 10.53501/rteufemud.1157005 |
| IEEE | Savaşkan T,Hekimoğlu A,AZAKLI Z "Correlation of Mechanical and Tribological Properties of Zn-40Al-2Cu-2Si Alloy." Recep Tayyip Erdoğan Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 3, ss.61 - 66, 2022. 10.53501/rteufemud.1157005 |
| ISNAD | Savaşkan, Temel vd. "Correlation of Mechanical and Tribological Properties of Zn-40Al-2Cu-2Si Alloy". Recep Tayyip Erdoğan Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi 3/2 (2022), 61-66. https://doi.org/10.53501/rteufemud.1157005 |
