Alüminyum 7075 Matrisli Kompozitlerde SiC, B4C Ve TiB2 Takviye Elemanlarının Mekanik Özelliklere Etkilerinin Karşılaştırılması

Abstract

Bu çalışmada toz metalurjisi yöntemi kullanılarak Al 7075 matris malzemesi içerisine SiC, B4C ve TiB2 takviye elemanları ayrı ayrı ilave edilmiştir. SiC, B4C ve TiB2 takviye ağırlık oranları %5, %10 ve %20 olarak uygulanmıştır. Kompozitlerin yoğunluk, sertlik, çapraz kırılma ve aşınma gibi mekanik özellikleri belirlemek için ölçüm ve deneyler yapılmıştır. Tüm numunelerin mikroyapıları optik mikroskop ile görüntülenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, en yüksek yoğunluk(%94,5) ve kırılma dayanımı (1418 N) ile en düşük aşınma miktarı(0,164 g) SiC takviyeli kompozitlerde meydana gelirken en yüksek sertlik değerleri(72,14 HBW) TiB2 takviyeli kompozitlerde ölçülmüştür. Mekanik özellikleri etkileyen en önemli faktörlerin, takviye oranlarının artışına bağlı olarak artan gözenek miktarları olduğu değerlendirilmiştir. 

Keywords

• Metal Matrisli Kompozit,SiC,B4C,TiB2,Mikroyapı,Mekanik Özellik

Comparison of The Effects on The Mechanical Properties of SiC, B4C and TiB2 Reinforcing Elements in Aluminum 7075 Matrix Composites

Abstract

In this study, SiC, B4C and TiB2 reinforcement elements were separately added to Al 7075 matrix material by powder metallurgy method. SiC, B4C and TiB2 reinforcement weight ratios were applied as 5%, 10% and 20%. Measurements and experiments have been carried out to determine the mechanical properties of composites such as density, hardness, transverse rupture and wear. Microstructures of all samples were visualized with an optical microscope. According to the results, the highest hardness values (72.14 HBW) were measured in TiB2 reinforced composites while the highest density (94.5%) and fracture strength (1418N) and the lowest wear amount (0,164 g) occurred in SiC reinforced composites. The most important factors affecting the mechanical properties have been assessed as the reinforcing phases, with increasing amounts of pores due to the increase in reinforcement ratios.

Keywords

• Metal Matrix Composite,SiC,B4C,TiB2,Microstructure,Mechanical Properties

References

1. [1] A. Orhan, A. K.Gür ve U.Çalıgülü, “Al Matrisli B4C Takviyeli Kompozitlerin Sıcak Presleme Yöntemiyle Üretimi”, Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi, c. 4, ss. 8-13, 2007.
2. [2] C.Nazik, ”Alüminyum matrisli B4C parçacık takviyeli kompozitlerin toz metalurjisi yöntemiyle üretimi ve mekanik özelliklerinin incelenmesi”, Yüksek Lisans Tezi, Selçuk Üniversitesi, Konya, Türkiye, 2013.
3. [3] L.Gomez, D.Busquets-Mataix, V.Amigo and M.D.Salvador, “Analysis of boron carbide aluminium matrix composites”, Journal of Composite Materials, vol. 43, pp. 987-995, 2009.
4. [4] J.Abejonar, F.Velasco and M. A.Martinez, “Optimization of Processing Parameters for the Al+ 10% B4C System Obtained by Mechanical Alloying”, Journal of Materials Processing Technology, vol. 184, no.1-3, pp. 441-446, 2007.
5. [5] L. E. G. Cambronero, E. Sánchez,J.M. Ruiz-Roman and J. M.Ruiz-Prieto “Mechanical characterisation of AA7015 aluminium alloy reinforced with ceramics”, Journal of Materials Processing Technology, vol. 143-144, pp. 378–383, 2003.
6. [6] M. Günay,“Toz metalurjisi yöntemi ile üretilmiş Al-Si/SiCp kompozitlerin mekanik ve işlenebilirlik özelliklerinin araştırılması”, Doktora Tezi, Gazi Üniversitesi, Ankara, Türkiye, 2009.
7. [7] Y. Şahin, “Preparation and some properties of SiC particle reinforced aluminum alloy composites”, Materials and Design, vol. 24, pp. 671-679, 2003.
8. [8] A. T. Alpas and J. Zhang, “Effect of microstructure (particulate size and volume fraction) and counterface material on the sliding wear resistance of particulate-reinforced aluminum matrix composites”, Metallurgical and Materials Transactions A, vol. 25A, pp. 969-983, 1994.

9. [9] S. Sawla and S. Das,“Combined effect of reinforcement and heat treatment on the two body abrasive wear of aluminum alloy and aluminum particle composites”, Wear, vol. 257, pp. 555-561, 2004.
10. [10] A. R. Kennedy andB. Brampton,“The reactive wetting and incorporation of B4C particles into molten aluminum”, Scripta Materialia, vol. 44, pp. 1077-1082, 2001.
11. [11] Sinterlenmiş metal malzemeler (sert metaller hariç) - Görünen sertliğin ve mikrosertliğin tayini, Türk Standartları Enstitüsü,TS EN ISO 4498,2011.
12. [12] Metalik malzemeler - Brinell sertlik deneyi - Bölüm 1: Deney metodu, Türk Standartları Enstitüsü, TS EN ISO 6506-1, 2007.
13. [13] Standard Test Method for Transverse Rupture Strength of Metal Powder Specimens,ASTM InternationalASTM-B 528-05,2008.
14. [14] S. Özkan, “Alüminyum Matrisli SiC Parçacık Takviyeli Kompozitlerin Mekanik Alaşımlama Yöntemiyle Üretimi ve Kuru Aşınma Davranışlarının İncelenmesi”, Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi, Ankara, Türkiye, 2007.
15. [15] E.F. Kılıç, “Alüminyum Alaşımlı SiC Parçacık Takviyeli Kompozitlerin Toz Metalurjisi Yöntemi ile Üretimi ve Aşınma Davranışlarının İncelenmesi” , Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi, Ankara, Türkiye, 2007.
16. [16] M. Pul, “Effect of B4C Reinforcement Ratio and Sintering Temperature on the Mechanical Behavior in Al-B4C Composites”, Science of Sintering, vol.50, pp. 51-61, 2018.
17. [17] T. M.Lillo,“Enhancing Ductility of Al6061 + 10 wt.% B4C Through Equal-channel Angular Extrusion Processing”, Materials Science and Engineering A, vol.410-411, pp. 443-446, 2005.
18. [18] M. Ayvaz ve H. Çetinel,“Farklı Matris Kompozisyonları ve Takviye Oranları İçin Alüminyum Esaslı Kompozitlerin Toz Metalurjisi Yöntemiyle Üretimi ve Karakterizasyonu ”, C.B.Ü. Fen Bilimleri Dergisi, c.10, s.1, ss.45-53, 2014.
19. [19] S. Y. Chong,H. V. Atkinson and H. Jones, ‘‘Effect of ceramic particle size, melt superheat, impurites and alloy conditions on threshold pressure for infiltration on SiC powder compacts by aluminium-based melts’’, Mat. Sci and Eng., vol. 173, pp. 233-237, 1993.
20. [20] O. Meydanoğlu, H. Mindivan, E. Kayalı ve H. Çimenoğlu, “Sıcak Presle ÜretilenB4C Takviyeli Alüminyum Matrisli Kompozitlerin Aşınma Davranışlarının İncelenmesi”, 11.Uluslararası Malzeme Sempozyumu, Denizli, Türkiye, 2006,
21. [21] H. Hasırcı ve F. Gül,“B4C/Al Kompozitlerin Takviye Hacim Oranına Bağlı Olarak Abrasif Aşınma Davranışlarının İncelenmesi ”,SDU International Technologic Science,vol. 2, no.1, pp.15-21, 2010.
22. [22] R. İpek,“Adhesive wear behaviour of B4C and SiC reinforced 4147 Al matrix composites (Al/B4C–Al/SiC)”, Journal of Materials Processing Technology, vol. 162-163, pp. 71-75, 2005.