İnorganik faz katkılı alüminyum tabanlı hibrit kompozitlerin üretilmesi ve mekaniksel özelliklerinin araştırılması
Production of inorganic phase added aluminum-based hybrid composites and investigation of their mechanical properties
Yazar: CEREN BAL
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA TUNCER
Kütahya Dumlupınar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Tez çalışması; inorganik faz ilave edilmiş alüminyum temelli hibrit kompozitlerin toz metalürjisi yöntemi ile üretilmesini ve mekanik özelliklerinin araştırılmasını kapsamaktadır. Cüruf ve Ti3SiC2 MAX tozları katkı elemanı olarak, Al7075 alaşımı matris olarak kullanılmıştır. Alüminyum matris yapıya ağırlıkça  % 0 ,2.5 ,5, 7.5 ve 10 oranlarında (toplam %10) katkıların ilavesi ile toz karışımları elde edilmiştir. Turbola karıştırıcı yardımı ile üretilen homojen toz karışımları 200 MPa basınç ve 600 oC sıcaklık şartları altında 30 dk boyunca sıcak preslenerek hem şekillendirme hem de sinterleme işlemi yapılmıştır. Sinterlenmiş yığınsal kompozitlerin fiziksel, mikroyapı ve mekanik özellikleri(sertlik, mukavemet, aşınma) araştırılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre; %10Ti3SiC2 katkı oranında kompozitler için en yüksek porozite (%2,00) miktarı elde edilmiştir. Cüruf miktarının %0'dan %10'a artması ile sertlik (118HB), çapraz kırılma dayanımı (529 Mpa) değerlerinde azalma gözlemlenirken sürtünme katsayısı (0,4669μ) ve ağırlık kayıpları (1,691mm3) artışı gözlemlenmiştir. En yüksek sertlik değeri 121 HB, çapraz kırılma dayanımı ise 584 Mpa olarak ölçülmüştür. Ti3SiC2 katkı oranı artması ile hibrit kompozitlerde en iyi aşınma oranı (0,1135 mm3/Nmx10-3) ve en düşük sürtünme katsayısı (0,455μ) sonuçları alınmıştır. Aşınma test süresinin artması ile abrasif aşınma mekanizmasının adhezife döndüğü görülmüştür. Çekme testi mikro yapı analizlerinde Cüruf katkısı gevrek kırılma davranışı gösterirken, küresel taneli Ti3SiC2 ise seramikler gibi elastik davranış sergileyerek sünek kırılma gerçekleştirmiştir.

Abstract:
Thesis; It involves the production of aluminum-based hybrid composites with added inorganic phase by powder metallurgy method and the investigation of their mechanical properties. Slag and Ti3SiC2 MAX powders were used as additive elements, and Al7075 alloy was used as matrix. Powder mixtures were obtained by adding 0, 2.5, 5, 7.5 and 10% additives by weight (10% in total) to the aluminum matrix structure. Homogeneous powder mixtures produced with the help of a Turbola mixer were hot pressed for 30 minutes under 200 MPa pressure and 600 oC temperature conditions, and both shaping and sintering were performed. Physical, microstructure and mechanical properties (hardness, strength, wear) of sintered bulk composites were investigated. According to the results obtained; The highest amount of porosity (2.00%) was obtained for composites with 10% Ti3SiC2 additive ratio. As the amount of slag increased from 0% to 10%, a decrease in hardness (118HB) and cross-breaking strength (529 Mpa) values ​​was observed, while an increase in friction coefficient (0.4669μ) and weight losses (1.691mm3) was observed. The highest hardness value was measured as 121 HB and cross fracture strength was measured as 584 Mpa. By increasing the Ti3SiC2 additive ratio, the best wear rate (0.1135 mm3/Nmx10-3) and lowest friction coefficient (0.455μ) results were obtained in hybrid composites. It was observed that as the wear test duration increased, the abrasive wear mechanism turned into adhesive. In the tensile test microstructure analysis, the slag additive showed brittle fracture behavior, while spherical grain Ti3SiC2 exhibited elastic behavior like ceramics and achieved ductile fracture.