Comparison of Mechanical Behavior of MgO Reinforced Aluminum Composites Produced by Different Methods

Öz

In this experimental study, the mechanical behaviours of MgO particle reinforced aluminium composites produced by vacuum infiltration, blended casting and powder metallurgy techniques were compared. For this purpose, previously produced by three different methods; Porosity (porosity) amounts of 5%, 10% and 15% MgO reinforced aluminium composites were measured first. Then, respectively, hardness measurements, transverse rupture and abrasive wear tests were performed. According to the obtained test results; porosity and wear losses increased with increasing MgO reinforcement ratio in the composite structure. Furthermore, with the increase of MgO supplementation, hardness values increased and fracture strengths decreased. Among the composites produced with three different methods, the lowest mechanical performance was observed in the composites produced by powder metallurgy technique. Generally, the highest mechanical values were obtained from the composites produced by the stir casting method. 

Anahtar Kelimeler

• Composite,Aluminium,MgO,Porosity,Mechanical property

Farklı Yöntemler ile Üretilen MgO Takviyeli Alüminyum Kompozitlerde Mekanik Davranışların Karşılaştırılması

Öz

Bu deneysel çalışmada vakumlu infiltrasyon, karıştırmalı döküm ve toz metalurjisi teknikleriyle üretilmiş olan MgO parçacık takviyeli alüminyum kompozitlerin mekanik davranışları karşılaştırılmıştır. Bu amaçla daha önce üç farklı yöntemle üretilmiş olan; %5, %10 ve %15 MgO takviyeli alüminyum kompozitlerin ilk olarak porozite (gözenek) miktarları ölçülmüştür. Daha sonra sırasıyla sertlik ölçümleri, çapraz kırılma ve abrasif aşınma deneyleri yapılmıştır. Elde edilen deney sonuçlarına göre; kompozit yapı içerisindeki MgO takviye oranının artmasıyla porozite ve aşınma kayıpları artış göstermiştir. Ayrıca MgO takviye oranının artmasıyla sertlik değerleri artarken kırılma dayanımları azalmıştır. Üç farklı yöntemle üretilen kompozitler içerisinde en düşük mekanik performans toz metalurjisi tekniği ile üretilen kompozitlerde gözlenmiştir. Genel olarak en yüksek mekanik değerler karıştırmalı döküm yöntemiyle üretilen kompozitlerden elde edilmiştir. 

Anahtar Kelimeler

• Kompozit,Alüminyum,MgO,Porozite,Mekanik özellik

Kaynakça

1. 1. Pul, M., 2010. Al Matrisli MgO Takviyeli Kompozitlerin İnfiltrasyon Yöntemi ile Üretilmesi ve İşlenebilirliğinin Değerlendirilmesi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, Ankara.
2. 2. Aydın, H., 2005. MgO Parçacık Takviyeli Alümiyum Matris Kompozit Malzemelerin Geliştirilmesi, G.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, Ankara.
3. 3. Acılar, M., 2002. Al/SiC Kompozitlerin Vakum İnfiltrasyon Yöntemi ile Üretimi ve Aşınma Davranışlarının Araştırılması, G.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, Ankara.
4. 4. Montoya-Dávila, M., Pech-Canul, M.A., PechCanul, M.I., 2007. Effect of bi-andtrimodal Size Distribution on the Superficial Hardness of Al/SiCp Composites Prepared by Pressureless Infiltration, Powder Technology, 176, 66-71.
5. 5. Demir, A., Altinkok, N., 2004. Effect of Gaspressure Infiltration on Microstructure and Bending Strenght of Porous Al2O3/SiC- Reinforced Aluminium Matrix Composites, Composites Scienceand Technology, 64, 2067-2074.
6. 6. Hashim, J., Looney, L., Hashmi, M.S.J., 2001. The Enhancement of Wettability of SiC particles in Cast Alüminium Matrix Composites, Journal of Materials Processing Technology, 119, 329-335.
7. 7. Sur, G., Şahin, Y., Gökkaya, H., 2005. Ergimiş Metal Karıştırma ve Basınçlı Döküm Yöntemi ile Alüminyum Esaslı Tanecik Takviyeli Kompozitlerin Üretimi, Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Der., 20(2), 233-238.
8. 8. Davidson, A.M., Regener, D., 2000. A Comparison of Aluminium-based Metal-matrix Compositesrein Forced with Coatedandun Coated Particulate Siliconcarbide, Composites Scienceand Technology, 60, 865-869.

9. 9. Günay, M., 2009. Toz Metalurjisi Yöntemi ile Üretilmiş Al-Si/SiCp Kompozitlerin Mekanik ve İşlenebilirlik Özelliklerinin Araştırılması, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, Ankara.
10. 10. Hanumanth, G.S., Irons, G.A., 1993. Particle Incorporation by Melt Stirring for the Production of Metal-matrix Composites, Journal of MaterialsScience, 28(9), 2459-2465.
11. 11. Hashim, J., Looneyand, L., Hashmi, M.S.J., 2002. Particle Distribution in Cast Metal Matrix Composites-Part I, Journal of Materials Processing Technology, 123, 251-257.
12. 12. Tham, L.M., Gupta, M., Cheng, L., 1999. Influence of Processing Parameters During Disintegrated Melt Deposition Processing on Near Net Shape Synthesis of Aluminium Based Metal Matrix Composites, Materials Scienceand Technology, 15, 1139-1146.
13. 13. Kok, M., 2005. Production and Mechanical Properties of Al2O3 Particle-reinforced 2024 Aluminium Alloy Composites, Journal of Materials Processing Technology, 161, 381-387.
14. 14. Naher, S., Brabazon, D., Looney, L., 2005. Development and Assessment of a New Quick Quench Stir Caster Design for the Production of Metal Matrix Composites, Journal of Materials Processing Technology, 166(3), 430-439.
15. 15. Bindumadhavan, P.N., Chia T.K., Chandrasekaran, M., Heng Keng Wah, Loh N.L., Prabhakar, O., 2001. Effect of Particleporosity Clusters on Tribological Behavior of Cast Aluminum Alloy A356-SiCp Metal Matrix Composites, Materials Scienceand Engineering A, 315, 217-226.
16. 16. Balasivanandha Prabu, S.,Karunamoorthy, L., Kathiresan, S., Mohan, B., 2006. Influence of Stirring Speed and Stirring Time on Distribution of Particles in Cast Metal Matrix Composite, Journal of Materials Processing Technology, 171, 268-273.
17. 17. Pul, M., 2013. Evaluation of the Relationship Betweenthe Cutting Force Components of Al/MgO Composites Produced by Infiltration, Arab J Sci Eng. 38, 1179–1189.
18. 18. Pul, M., 2013. The Effect of MgO Ratio on Surface Roughness in Al-MgO Composites Materialsand Manufacturing Processes, 28, 963–968.
19. 19.http://web.hitit.edu.tr/dosyalar/materyaller/emin [e-mail].
20. 20. TS EN ISO 4498, 2011. Sinterlenmiş Metal Malzemeler (Sert Metaller Hariç)-Görünen Sertliğin ve Mikrosertliğin Tayini, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara.
21. 21. TS EN ISO 6506-1, 2007. Metalik Malzemeler-Brinell Sertlik Deneyi-Bölüm 1: Deney Metodu, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara.
22. 22. ASTM B528-05, 2008. Standard Test Method for Transverse Rupture Strength of Metal Powder Specimens, ASTM International, USA.
23. 23. Pul, M., 2013. The Effect of MgO Ratio on Surface Roughness in Al-MgO Composites, Materials and Manufacturing Processes, 28, 963–968.
24. 24. Pul, M., 2018. Investigation of Effects of MgO Ratio on the Surface Quality and Tool Wear in Turning Al–MgO Composites, Proc I Mech E Part B: Journal of Engineering Manufacture, 232(12), 2122–2131.
25. 25. Pul, M., 2019. Toz Metalurjisi Yöntemiyle Üretilen B4C+TiB2 Takviyeli Al 2024 Esaslı Kompozitlerde Takviye Miktarının Mekanik Özelliklere Etkisi, Uluslararası Mühendislik Araştırma ve Geliştirme Dergisi,11(1), 87-98.
26. 26. Baydaroğlu, V., Pul, M., 2018. Effect of Reinforcement Ratios on Mechanical Properties and Wear Behavior of B4C + SiCReinforced AA 7075 Composites, TURKEYTRIB’18 2nd International Conference on Tribology, 18-20 April, 80-91, İstanbul.
27. 27. Pul, M., 2019. Alüminyum 7075 Matrisli Kompozitlerde SiC, B4C ve TiB2 Takviye Elemanlarının Mekanik Özelliklere Etkilerinin Karşılaştırılması, Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, 7, 180-193.