Toz metalurjisi ile üretilen Al-4Cu-5SiC-xGr kompozit malzemesi mekanik özelliklerine sinterleme sıcaklığının ve yaşlandırma ısıl işleminin etkileri
Effects of the sintering temperature and aging heat treatment on the mechanical properties of Al-4Cu-5SiC-xGr composite material produced by powder metallurgy
Yazar: EMRE CEM SUMMAK
Danışman: PROF. DR. ADALET ZEREN
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Aluminyum hafifliği, korozyon direnci, yüksek mekanik özellikleri ve düşük maliyetli olması nedeniyle metal matrisli kompozit malzemelerde ana matris malzemesi olarak kullanılmaktadır.  Toz metalurjisi yöntemiyle üretilebilen aluminyum matrisli kompozit malzemeler, otomobil pistonlarında, yataklarda ve silindir gömlekleri gibi yapısal parçalarda kullanılmaktadır. Sürtünme kuvvetlerinden dolayı bu parçalarda zamanla aşınmalar meydana gelmektedir. Aşınmanın azaltılması ve mekanik özelliklerin iyileştirilmesi için aluminyum matrise çeşitli takviye elemanları eklenmektedir. Aluminyumun aşınmasının azaltılması ve mekanik özelliklerinin iyileştirilmesi amacıyla çeşitli deneysel çalışmalar yapılmıştır. Bu amaçla öncelikle elementel tozlar kullanılarak Al-4Cu-5SiC bileşimi hazırlanmış, ardından ağırlıkça %0, 0,5, 1 Gr tozları ilave edilerek mekanik alaşımlama işlemi uygulanmıştır. Mekanik alaşımlama işleminden sonra elde edilen toz karışımlarına vakum atmosferi altında sıcak pres cihazı ile üç farklı sinterleme sıcaklığında (520°C, 560°C, 600°C) sinterleme işlemi uygulanmıştır. Sinterlenen numunelerin dayanımının arttırılması için ergitme fırınında yaşlandırma ısıl işlemi uygulanmıştır. Sinterleme sıcaklığının, grafit takviye miktarının ve yaşlandırma ısıl işlemin numunelerin mekanik özellikleri üzerine etkilerinin belirlenmesi için numunelere yoğunluk testi, sertlik testi ve aşınma testi uygulanmıştır. Çalışmalar sonucunda yüksek sıcaklıkta sinterleme işleminin, yaşlandırma ısıl işleminin ve grafit takviyesinin aluminyumun aşınma davranışını ve mekanik özelliklerini iyileştirdiği görülmüştür.

Abstract:
Aluminum is used as the matrix material in metal matrix composite due to its lightweight, corrosion resistance, high mechanical properties, and low cost. Aluminum matrix composite materials which can be produced by powder metallurgy method are used in structural parts such as automobile pistons, bearings and cylinder liners. These parts wear out over time, due to the frictional forces. Various reinforcement components are added to the aluminum matrix to reduce wear and improve mechanical properties. Various experimental studies have been conducted in order to reduce wear and improve the mechanical properties of aluminum. For this purpose, Al-4Cu-5SiC compound was prepared by using elemental powders, and then 0, 0,5, 1% by weight of Gr powders were added and mechanical alloying process was applied. After mechanical alloying process, obtained powder mixtures were sintered at three different sintering temperature (520°C, 560°C, 600°C) with using hot press device under vacuum atmosphere. Aging was applied in the melting furnace to improve the resistance of the sintered samples. The density test, hardness test and wear test were applied to the samples in order to determine effects of sintering temperature, amount of graphite reinforcement and aging heat treatment on the mechanical properties of samples. As a result of these studies, it was seen that the sintering process at high temperature, aging heat treatment, and graphite reinforcement improve wear behavior and mechanical properties of aluminum.