Toz Metalurjisi Yöntemiyle Üretilen B4C+TiB2 Takviyeli Al 2024 Esaslı Kompozitlerde Takviye Miktarının Mekanik Özelliklere Etkisi

Year 2019, Volume: 11 Issue: 1, 87 - 98, 31.01.2019

Muharrem Pul

https://doi.org/10.29137/umagd.407488

Cited By: 2

Abstract

Bu çalışmada B4C (bor karbür) ve TiB2 (titanyum diborür) takviyeli Al 2024 esaslı kompozitler toz metalurjisi yöntemi kullanılarak, %4 TiB2+%8 B4C, %6 TiB2+%12 B4C, %8 TiB2+%16 B4C ve %10 TiB2+%20 B4C olarak farklı takviye oranlarında üretilmiştir. Üretilen kompozit numuneler, vakumlu fırında 120 min süre ile 560 °C sabit sıcaklıkta sinterlenmiştir. Sinterlemeden sonra Arşimet Prensibi’ne göre teorik yoğunlukları belirlenmiştir. Optik mikroskop ile kompozit numunelerin mikroyapı görüntüleri çekilmiştir. Daha sonra kompozit numunelerin mekanik özelliklerini belirlemek amacıyla, sertlik ölçümleri, çapraz kırılma deneyleri ve pin-on-disk yöntemi kullanılarak aşınma deneyleri yapılmıştır. Aşınma yüzeyleri optik mikroskopla, kırılma yüzeyleri taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile incelenmiştir. SEM görüntüleri çekimi esnasında EDS analizleri yapılmıştır. Deney sonuçlarına göre, TiB2 ve B4C takviye oranlarının artışına bağlı olarak yoğunluk, sertlik değerleri ve çapraz kırılma eğerleri azalmış olup aşınma miktarları artış göstermiştir. Al 2024 numuneye göre kıyaslandığında, %4 TiB2 ve %8 B4C gibi düşük takviye oranlarının bazı mekanik özellikleri iyileştirdiği ancak bu oranların üzerine çıkıldığında mekanik özellikler olumsuz etkilenmiştir.

Keywords

Kompozit, Bor karbür, Titanyum diborür, Mikroyapı, Mekanik Özellikler

The Effect on Mechanical Properties of Reinforcement Amount at B4C + TiB2 Reinforced Al 2024 Based Composites Produced by Powder Metallurgy

Abstract

In this study, SiC (silicon carbide) and B4C (boron carbide) reinforced AA 7075 based composites were produced at different reinforcement rates of %4 TiB2+%8 B4C, %6 TiB2+%12 B4C, %8 TiB2+%16 B4C and %10 TiB2+%20 B4C by using powder metallurgy method. The composite specimens were sintered in vacuum furnace at 120 minutes at a constant temperature of 560 ° C. After sintering, the theoretical densities were determined according to the Archimedesian Principality. Microstructure images of composite samples were taken with an optical microscope. Then, in order to determine the mechanical properties of the composite specimens were carried out hardness measurements, cross-break tests, and wear tests by using pin-on-disk method. Wear surfaces were examined by means of optical microscope and break surfaces were examined by means of SEM microscope. During SEM images were carried out EDS analysis. According to the results of the experiment, depending on the increase of TiB2 and B4C reinforcement ratios, the density, hardness and cross-breaking values decreased and wear amounts increased. Compared to Al 2024 sample, lower reinforcement rates such as 4% TiB2 and 8% B4C improved some mechanical properties, but when these ratios were exceeded, the mechanical properties were adversely affected.

Keywords

Composite, Boron carbide, Titanium diboride, Microscructure, Mechanical behaviors

References

• Orhan A, Gür A. K, Çalıgülü U., (2007).“Al Matrisli B4C Takviyeli Kompozitlerin Sıcak Presleme Yöntemiyle Üretimi”, Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi, 4, 8-13.
• Nazik C., (2013).”Alüminyum matrisli B4C parçacık takviyeli kompozitlerin toz metalurjisi yöntemiyle üretimi ve mekanik özelliklerinin incelenmesi”, Yüksek Lisans Tezi, Selçuk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Konya.
• Ay H., (2014). ”Toz metalurjisi yöntemi ile üretilen AA7075 alüminyum alaşımına Ti ve B4C ilavesinin aşınma davranışı üzerine etkisinin incelenmesi”,Karabük Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitü, Karabük.
• Sreenivasan A., Paul Vizhian S., Shivakumar N.D., Muniraju M. and Raguraman M., (2011). “A study of microstructure and wear behaviour of TiB2/Al metal matrix composites”, Latin American Journal of Solids and Structures, 8, 1-8.
• Srivatsan T.S., Guruprasad G., Black D., Radhakrishnan R.,. Sudarshan T.S., (2005). “Influence of TiB2 content on microstructure and hardness of TiB2–B4C composite”, Powder Technology, 159, 161 – 167.
• Keshavamurthy R., Sadananda Mageri, Ganesh Raj, Naveenkumar B., Prashant M, Kadakol and Vasu K., (2013). “Microstructure and Mechanical Properties of Al7075-TiB2 in-situ composite”, Research Journal of Material Sciences, 1(10), 6-10.Gomez L., Busquets-Mataix D., Amigo V., Salvador M.D., (2009). “Analysis of boron carbide aluminium matrix composites”, Journal of Composite Materials, 43, 987-995.
• Rahamian M., Parvin N., Ehsani N., (2010). “Investigation of Particle Size and Amount of Alumina on Microstructure and Mechanical Properties of Al Matrix Composite Made by Powder Metallurgy”, Materials Science and Engineering, 527, 4-5, 1031-1038.
• Abejonar J., Velasco F., Martinez, M.A., (2007). “Optimization of Processing Parameters for the Al+ 10% B4C System Obtained by Mechanical Alloying”, Journal of Materials Processing Technology 184,1-3, 441-446.
• TS EN ISO 4498, (2011). “Sinterlenmiş metal malzemeler (sert metaller hariç) - Görünen sertliğin ve mikrosertliğin tayini”, TSE, Ankara.
• TS EN ISO 6506-1, (2007). “Metalik malzemeler - Brinell sertlik deneyi - Bölüm 1: Deney metodu” , TSE, Ankara.ASTM B312, (2008). “Transverse Rupture Strength Test Fixture of Metal Powder”, ASTM International, West Conshohocken, PA 19428-2959, United States.
• ASTM-B 528-05, (2008). “Standard Test Method for Transverse Rupture Strength of Metal Powder Specimens” ASTM International, West Conshohocken, PA 19428-2959, United States.
• Ayvaz M., Çetinel H., (2014). “Farklı Matris Kompozisyonları ve Takviye Oranları İçin Alüminyum Esaslı Kompozitlerin Toz Metalurjisi Yöntemiyle Üretimi ve Karakterizasyonu ”, C.B.Ü. Fen Bilimleri Dergisi, 10,1, 45-53.
• Hasırcı H.,Gül F., (2010).“B4C/Al Kompozitlerin Takviye Hacim Oranına Bağlı Olarak Abrasif Aşınma Davranışlarının İncelenmesi ”,SDU International Technologic Science, 2, 1,15-21.
• Islak S., Çelik H., (2015). “Effect of Sintering Temperature and Boron Carbide Content on the Wear Behavior of Hot Pressed Diamond Cutting Segments”, Science of Sintering, 47, 131-143.
• Meydanoğlu O., Mindivan H., Kayalı E., Çimenoğlu, H., (2006). “Sıcak Presle Üretilen B4C Takviyeli Alüminyum Matrisli Kompozitlerin Aşınma Davranışlarının İncelenmesi”, 11.Uluslararası Malzeme Sempozyumu, 19-21 Nisan, Denizli.
• İpek R., (2005).“Adhesive wear behaviour of B4C and SiC reinforced 4147 Al matrix composites (Al/B4C–Al/SiC)”, Journal of Materials Processing Technology, 162–163, 71–75.
• Cambronero L.E.G., Sánchez E., Ruiz-Roman J.M., Ruiz-Prieto J.M., (2003). “Mechanical characterisation of AA7015 aluminium alloy reinforced with ceramics”, Journal of Materials Processing Technology, 143–144, 378–383.