Metal Matrisli Al2O3/Al-Mg Kompozitinin Yoğunluğunun Üretim Parametrelerine Bağlı Olarak Değişimi

Yıl 2019, Cilt: 31 Sayı: 1, 21 - 28, 15.03.2019

Gül Tosun , Mehmet Kurt

Öz

Metal
matrisli kompozit malzemeler üstün mekanik özellikler ve düşük ağırlıklarından
dolayı birçok alanda yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Bu malzemelerden biri
de alüminyum matrisli kompozitlerdir. Alüminyum matrisli kompozitlerin üretim
yöntemlerden biri olan toz metalürjisi yöntemi, sürecin basitliği, düşük
maliyeti ve yüksek mekanik özellikler elde edilmesi nedeni ile daha çok tercih
edilmektedir. Bu çalışmada, farklı hacim oranlarında (%15-%30) mikro boyutta Al₂O₃
partiküllerin Al-Mg matrisine eklenerek, toz metalurjisi yöntemi ile
üretilen Al-Mg/Al₂O₃ kompozitlerin yoğunluk ve mikro yapı
karakterizasyonu araştırıldı. Hazır olarak temin edilen tozlar,
homojen karışımının sağlanması amacıyla, torna tezgâhında 16 dev/dak hızında 24
saat süre ile karıştırıldı. Karıştırılan
tozlar 300 ve 600 MPa basınç altında preslendi. Farklı basınçlardaki üretilen
kompozit malzemeler 300, 400 ve 500^oC sıcaklıklarda, 30, 60 ve 90
dak sinterleme işlemine tabi tutularak fırın içerisinde soğumaya bırakıldı.
Numunelerin mikroyapı incelemeleri optik mikroskop, taramalı elektron
mikroskobu (SEM) ve elektron dağılım spektroskobu (EDX) ile gerçekleştirildi. En yüksek yoğunluk, 300
MPa soğuk presleme basıncı, 500^oC sinterleme sıcaklığı ve 30 dak.
sinterleme süresinde üretilen hacimce % 15 Al₂O₃ içeren
kompozitlerde, 0.93 olarak elde edildi.

Anahtar Kelimeler

Metal matrisli kompozit, Al-Mg, Al2O3, yoğunluk

Kaynakça

• [1] Tosun G. 2124 AL/SiC Kompozitinin İşlenmesinde Matris Özelliklerinin İşleme Şartlarına Etkisinin Araştırılması. Yüksek Lisans Tezi, Fırat Üniversitesi, 98s. 2004. [2] Bajpai G, Purohit R, Rajpurohit RS, Saurabh S, Rana A. Investigation and Testing of Mechanical Properties of Al-Nano SiC Composites through Cold Isostatic Compaction Process. Mater Today: Proceess 2017; 4(2): 2723-2732. [3] Gatea S, Ou H, McCartney G. Deformation and fracture characteristics of Al6092/SiC/17.5p metal matrix composite sheets due to heat treatments. Mater Charact 2018;142: 365–376. [4] Rashad M, Pan F, Guoa W, Lin H, Asif M, Irfan M. Effect of alumina and silicon carbide hybrid reinforcements on tensile, compressive and microhardness behavior of Mg–3Al–1Zn alloy. Mater Charact 2015;106: 382–389. [5] Jin P, Xiao BL, Wang QZ, Ma ZY, Liu Y, Li S. Effect of solution temperature on aging behavior and properties of SiCp/Al–Cu–Mg composites. Mater Sci Eng 2011; A 528: 1504–1511. [6] Krasnowski M, Kulik T. Nanocrystalline or amorphous matrix Al60Fe15Ti15(Co/Mg/Zr)5e5%B composites produced by consolidation of mechanically alloyed powders e lightweight materials with high hardness. Intermetallics 2012; 28: 120-127. [7] Liu X, Zhang P, Xu Q, He S, Dou Z, Wang H. Aging behavior of Be/6061Al composite fabricated by hot isostatic pressing technique. J Alloys Compd 2018;764:460-466. [8] Ghanaraja S, Vinuth KL, Ravikumar K S, Madhusudan B M. Mechanical Properties of Al2O3 Reinforced Cast and Hot Extruded Al based Metal Matrix Composites. 5th International Conference of Materials Processing and Characterization (ICMPC 2016). Mater Today: Proceess 2017; 4: 2771–2776. [9] Xu R, Tan Z, Fan G, Ji G, Xiong D-B, Guo Q, Su Y, Lia Z, Zhang D. High-strength CNT/Al-Zn-Mg-Cu composites with improved ductility achieved by flake powder metallurgy via elemental alloying. Composites Part A 2018;111: 1-11. [10] Rashad M, Pan F, Guo W, Lin H , Asif M, Irfan M . Effect of alumina and silicon carbide hybrid reinforcements on tensile, compressive and microhardness behavior of Mg–3Al–1Zn alloy. Mater Charact 2015; 106: 382-389. [11] Reddy AP, Krishna PV, Rao RN, Murthy NV. Silicon Carbide Reinforced Aluminium Metal Matrix Nano Composites-A Review. Mater Today: Proceess 2017;4(2) A: 3959-3971. [12] Rashad M, Fusheng P, Asif M, She J. Ahsan Ullah. Improved mechanical proprieties of “magnesium based composites” with titaniumealuminum hybrids. J Magnesium Alloy 2015; 3: 1-9. [13] Salvador MD, Amigó V, Martinez N, Busquets DJ. Microstructure and mechanical behaviour of Al–Si–Mg alloys reinforced with Ti–Al intermetallics. J Mater Process Techn 2003;143–144: 605–611. [14] Wang F, Li J, Shi C, Zhao N, Liu E, He C, He F. Preparation and mechanical properties of in-situ synthesized nano-MgAl2O4 particles and MgxAl(1-x)B2 whiskers co-reinforced Al matrix composites. Mater Sci & Eng A 2018; 735: 236-242. [15] Sarıtaş S, Türker M, Durlu N. Toz Metalurjisi ve Parçacıklı Malzeme İşlemleri. Türk Toz Metalurjisi Derneği Yayınları. Ankara. Türkiye 2007; 574s. [16] Ozer A. The microstructures and mechanical properties of Al-15Si-2.5Cu-0.5Mg/(wt%)B4C composites produced through hot pressing technique and subjected to hot extrusion. Mater Chem Phys 2016; 183: 288-296. [17] Zhang W, Chai D, Ran G, Zhou J. Study on microstructure and tensile properties of in situ fiber reinforced aluminum matrix composites. Mater Sci Eng 2008; A 476: 157–161. [18] Guobin L, Jibing S, Quanmei G, Yuhui W. Interfacial reactions in glass/Al–Mg composite fabricated by powder metallurgy process. J Mater Process Techn 2005;161 (3): 445-448. [19] Chen J, Bao C, Chen W, Zhang L, Liu J. Mechanical Properties and Fracture Behavior of Mg-Al/AlN Composites with Different Particle Contents. J Mater Sci & Techn 2017; 33: 668–674. [20] Yao X, Zheng YF, Liang JM, Zhang DL. Microstructures and tensile mechanical properties of an ultrafine grained AA6063–5 vol % SiC metal matrix nano composite synthesized by powder metallurgy. Mater Sci&Eng 2015; A648: 225–234. [21] Ay H. Toz Metalurjisi Yöntemi İle Üretilen Aa7075 Alüminyum Alaşımına Ti Ve B4c İlavesinin Aşınma Davranışı Üzerine Etkisinin İncelenmesi. Karabük Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü 2014; 97s. [22] Chou T, Nieh T, McAdams S, Pharr G, Oliver W. Mechanical properties and microstructures of metal/ceramic microlaminates: Part II. A Mo/Al 2 O 3 system. J Mater Res 1992; 7(10): 2774-2784. [23] Arik H. Production and characterization of in situ Al 4 C 3 reinforced aluminum-based composite produced by mechanical alloying technique. Mater & Design 2004; 25(1): 31-40. [24] Karabulut H, Çıtak R, Çinici H. Mekanik Alaşımlama Süresinin Al+% 10 Al2O3 Kompozitlerde Eğme Dayanımına Etkisi. Gazi Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi 2013; 28(3):635-643. [25] Rahimian M, Parvin N, Ehsani N. The effect of production parameters on microstructure and wear resistance of powder metallurgy Al–Al2O3 composite. Mater & Design 2011; 32(2): 1031-1038. [26] Rodrigo P, Poza P, Utrilla V, Urena A. Effect of reinforcement geometry on precipitation kinetics of powder metallurgy AA2009/SiC composites J Alloys Compd 2009; 479: 451–456. [27] Nazik C. Alüminyum Matrisli B4C Parçacık Takviyeli Kompozitlerin Toz Metalurjisi Yöntemiyle Üretimi Ve Mekanik Özelliklerinin İncelenmesi. Yüksek Lisans Tezi Selçuk Üniversitesi. 2013;108s. [28] Li XP, Liu CY, Maa MZ, Liu RP. Microstructures and mechanical properties of AA6061–SiC composites prepared through spark plasma sintering and hot Rolling. Mater Sci&Eng A2016; 650: 139–144. [29] Gökçe A. Yapısal uygulamalar için alüminyum esaslı malzemelerin toz metalurjisi kullanılarak geliştirilmesi. Yüksek lisans tezi Sakarya Üniversitesi 2007; 88