THE EFFECT OF SINTERING TEMPERATURE ON THE MICROSTRUCTURE AND HARDNESS PROPERTIES OF OXIDE-REINFORCED A360 COMPOSITES PRODUCED BY MECHANICAL ALLOYING

Year 2024, , 70 - 80, 26.06.2024

Salih Bilal Çetinkal , Mustafa Acarer

https://doi.org/10.55071/ticaretfbd.1444821

Abstract

In this study, the effect of sintering temperature on the microstructure and mechanical properties of A360 composites reinforced with nano-sized Y2O3 produced by powder metallurgy method has been comparatively exmined. The microstructures of the powders, subjected to 1 hour of milling using the mechanical alloying method, were scrutinized through scanning electron microscopy (SEM). Subsequently, these powders were pressed under five different sintering temperatures (550, 575, 600, 625, and 650 °C) to produce composite samples. The microstructural alterations in the obtained samples were assessed using an optical microscope. Density and Brinell hardness measurements were conducted to define the mechanical properties of samples produced under varying sintering temperatures. Both density and hardness values consistently increased until the temperature reached 625 °C, beyond which, at the final temperature of 650 °C, a declining trend was observed. Consequently, samples sintered at 625 °C exhibited a hardness increase of more than 100% compared to those sintered at 550 °C.

Keywords

Mechanical alloying, A360, Hardness, Microstructure

Project Number

23111009

SİNTERLEME SICAKLIĞININ MEKANİK ALAŞIMLAMA İLE ÜRETİLMİŞ OKSİT TAKVİYELİ A360 KOMPOZİTLERİNİN MİKROYAPI VE SERTLİK ÖZELLİKLERİNE ETKİSİ

Abstract

Bu çalışmada, Toz metalurjisi yöntemi ile üretilen nano boyutta Y2O3 takviyeli A360 kompozitlerinin mikroyapı ve mekanik özellikleri üzerine sinterleme sıcaklığının etkisi karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Mekanik alaşımlama yöntemi ile 1 saat öğütülen tozların mikroyapıları taramalı elektron mikroskopuyla (SEM) incelenmiştir. Daha sonrasında bu tozlar beş farklı sinterleme sıcaklığı (550, 575, 600, 625, ve 650 oC) altında preslenerek kompozit numuneler üretilmiştir. Elde edilen numunelerin mikroyapısal değişimleri ise optik mikroskop ile değerlendirilmiştir. Farklı sinterleme sıcaklıklarında üretilen numunelerin mekanik özelliklerini karakterize etmek için yoğunluk ve Brinell sertlik ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Hem yoğunluk hem de sertlik değerleri 625 oC sıcaklığına kadar düzenli olarak artarken bu sıcaklıktan sonraki son sıcaklık olan 650 oC’ de azalma eğilimine girmiştir. Sonuç olarak, 625 °C'de sinterlenen numuneler, 550 °C'de sinterlenenlere kıyasla %100'den fazla sertlik artışı gösterdi.

Keywords

Mekanik alaşımlama, A360, Sertlik, Mikroyapı

Ethical Statement

Yapılan çalışmada araştırma ve yayın etiğine uyulmuştur.

Supporting Institution

Selçuk Üniversitesi BAP

Project Number

23111009

Thanks

Yazarlar çalışmada analizlerdeki yardımlarından dolayı Dr. Öğr. Üyesi Gökhan ARICI ’ya ve yorumlardaki özgün bakış açısından dolayı Dr. Öğr. Üyesi Halit SÜBÜTAY ’a teşekkür eder.

References

• Angelo, P., Subramanian, R., & Ravisankar, B. (2022). Powder metallurgy: science, technology and applications. PHI Learning Pvt. Ltd.
• Bharath, C., Shamanth, V., & Hemanth, K. (2021). Studies on mechanical behaviour of AlSi10Mg alloy produced by selective laser melting and A360 alloy by die casting. Materials Today: Proceedings, 45, 78-81.
• Cambronero, L., Sánchez, E., Ruiz-Roman, J., & Ruiz-Prieto, J. (2003). Mechanical characterisation of AA7015 aluminium alloy reinforced with ceramics. Journal of Materials Processing Technology, 143, 378-383.
• Dobrzański, L. A., Włodarczyk, A., & Adamiak, M. (2006). The structure and properties of PM composite materials based on EN AW-2124 aluminum alloy reinforced with the BN or Al2O3 ceramic particles. Journal of Materials Processing Technology, 175(1-3), 186-191.
• Ferhat, G. (2014). AlSi10Mg Döküm Alaşımlarının Bazı Mekanik Özellikleri Üzerine İkincil Yaşlandırma İşleminin Etkisi. Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 18(1), 30-37.
• German, R. M., Suri, P., & Park, S. J. (2009). Liquid phase sintering. Journal of materials science, 44, 1-39.
• Gökçe, A. (2020). Toz metalurjisi yöntemiyle Mg-Sn alaşımı üretimi ve karakterizasyonu. Academic Platform-Journal of Engineering and Science, 8(1), 112-119.
• Gökmeşe, H., & Bostan, B. (2013). AA 2014 alaşımında presleme ve sinterlemenin gözenek morfolojisi ve mikroyapısal özelliklere etkileri. Gazi University Journal of Science Part C: Design and Technology, 1(1), 1-8.
• Guo, M., Sun, M., Huang, J., & Pang, S. (2022). A comparative study on the microstructures and mechanical properties of Al-10Si-0.5 Mg alloys prepared under different conditions. Metals, 12(1), 142.
• Haydar, H. (2012). Alüminyum alaşımlarının dökümünde kullanılan tane küçültücüler [Yüksek lisans Tezi]. Yıldız Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.
• Karamış, M. B., Sarı, F. N., & Erturun, V. (2012). Friction and wear behaviors of reciprocatingly extruded Al–SiC composite. Journal of Materials Processing Technology, 212(12), 2578-2585. Kaufman, J. G., & Rooy, E. L. (2004). Aluminum alloy castings. Properties, Processes and Applications. ASM International, 10.
• Kumdalı, F. (2008). Alüminyum matrisli B4C takviyeli kompozitlerin toz metalurjisi yöntemi ile üretimi.
• Lin, C., Mu, C., Wu, W., & Hung, C. (1999). The effect of joint design and volume fraction on friction welding properties of A360/SiC (p) composites. Welding Journal-New York-, 78, 100-s.
• Mazahery, A., Shabani, M., Salahi, E., Rahimipour, M., Tofigh, A., & Razavi, M. (2012). Hardness and tensile strength study on Al356–B4C composites. Materials Science and Technology, 28(5), 634-638.
• Miao, Q., Wu, D., Chai, D., Zhan, Y., Bi, G., Niu, F., & Ma, G. (2020). Comparative study of microstructure evaluation and mechanical properties of 4043 aluminum alloy fabricated by wire-based additive manufacturing. Materials & Design, 186, 108205.
• Orhan, A., Gür, A., & Çalıgülü, U. (2007). Al matrisli B4C takviyeli kompozitlerin sıcak presleme yöntemiyle üretimi. Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi, 4, 8-13.
• Otarawanna, S., & Dahle, A. (2011). Casting of aluminium alloys. In Fundamentals of aluminium metallurgy (141-154). Elsevier.
• Rahmani, K., Sadooghi, A., & Hashemi, S. J. (2020). The effect of cold and hot pressing on mechanical properties and tribological behavior of Mg-Al2O3 nanocomposites. Materials Research Express, 7(8), 085012.
• Sajjadi, S. A., Parizi, M. T., Ezatpour, H., & Sedghi, A. (2012). Fabrication of A356 composite reinforced with micro and nano Al2O3 particles by a developed compocasting method and study of its properties. Journal of Alloys and Compounds, 511(1), 226-231.
• Salur, E., Acarer, M., & Şavkliyildiz, İ. (2021). Improving mechanical properties of nano-sized TiC particle reinforced AA7075 Al alloy composites produced by ball milling and hot pressing. Materials Today Communications, 27, 102202.
• Salur, E., Aslan, A., Kuntoğlu, M., & Acarer, M. (2021). Effect of ball milling time on the structural characteristics and mechanical properties of nano-sized Y2O3 particle reinforced aluminum matrix composites produced by powder metallurgy route. Advanced Powder Technology, 32(10), 3826-3844.
• Salur, E. (2021). Mekanik alaşımlanmış TiC ve Y2O3 partikül takviyeli AA7075 metal matrisli nanokompozitlerin üretimi ve karakterizasyonu.
• Salur, E., Nazik, C., Acarer, M., Şavklıyıldız, İ., & Akdoğan, E. K. (2021). Ultrahigh hardness in Y2O3 dispersed ferrous multicomponent nanocomposites. Materials Today Communications, 28, 102637.
• Sunar, T., & Cetin, M. (2021). Manufacturing of B4C particle reinforced A360 aluminium cellular composite materials by the integration of stir casting and space holder methods. journal of composite materials, 55(25), 3763-3773.
• Sübütay, H., & Şavklıyıldız, İ. (2023). Effect of High-Energy Ball Milling in Ternary Material System of (Mg-Sn-Na). Crystals, 13(8), 1230.
• Sübütay, H., & Şavklıyıldız, İ. (2023). The relationship between structural evolution and high energy ball milling duration in tin reinforced Mg alloys. Materials Today Communications, 35, 105868.
• Topcu, İ. (2023). h-Bor Nitrür takviyesi ile güçlendirilmiş titanyum metal matrisli kompozitlerin mekanik davranışlarının incelenmesi. İstanbul Ticaret Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 22(44), 248-257.
• Vončina, M., Kores, S., Mrvar, P., & Medved, J. (2011). Effect of Ce on solidification and mechanical properties of A360 alloy. Journal of Alloys and Compounds, 509(27), 7349-7355. Yildiz, T., Kati, N., & Gür, A. K. (2018). The effect of sintering temperature on microstructure and mechanical properties of alloys produced by using hot isostatic pressing method. Journal of Alloys and Compounds, 737, 8-13.
• Yuan, Y., & Lee, T. R. (2013). Contact angle and wetting properties. In Surface science techniques (pp. 3-34). Springer.
• Yürüker, E. (2010). Aşındırıcı partikül boyut dağılımının erozif aşınmaya etkisi, [Yüksek Lisans Tezi]. Kocaeli Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Kocaeli.