Az91 alaşımına sürtünme karıştırma metoduyla nano boyutta SiO2 difüzyonunun, malzemenin mekanik özelliklerine etkisinin deneysel incelenmesi
Investigation of nano particle SiO2 effect by FSP (friction stir processing) method on mechanical properties of Az91C alloy
Yazar: MOJTABA DADASHPOUR
Danışman: YRD. DOÇ. RUHİ YEŞİLDAL
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Konstrüksiyon ve İmalat Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışmada Sürtünme Karıştırma Metodu (SKM), döküm AZ91 alaşımının üzerinde yapılmış ve bu metoda maruz kalan malzemenin mekanik özellikleri incelenmiştir. Paso sayısı, ısıl işlem ve nano SiO2 parçacıkların malzeme üzerinde etkisi deneysel çalışmalarla aydınlatılmıştır. Bu amaca ulaşmak için, önce istenen boyutlarda hazırlanmış numunelerin bir kısmı T6 metoduyla ısıl işleme maruz bırakılmış, daha sonra SKM işlemine tabi tutulmuşlardır. Bu olay 1250 dev/dak dönme ve 40 mm/dak ilerleme hızı ile bir, iki ve üç paso sayısında ve SiO2 parçacıkları ilave edilmiş ve edilmemiş numuneler üzerinde yapılmıştır. Bir diğer etapta geri kalan numuneler üzerinde ısıl işlem yapmadan aynı işlemler yapılmıştır. Bu işlemler sonucunda karıştırma bölgesinden işlem yapıldığı yönde deney numuneleri üretilmiş, mikro yapı, çekme ve sertlik değerleri ve kırılma tokluğu araştırılmıştır. Isıl işleme maruz kalan esas AZ91 malzemede SiO2 parçacıklarla takviye edilen üç paso ile elde edilmiş SKM numunelerde en yüksek mekanik özelik elde edilmiştir. Bunun nedenlerinden biri yuksek deformasyon, bir diğeri toz parçacıklar nedeni ile tane sınırlarına yakın bölgelerde birikme ve orowan dislokasyon etkisidir. Olay, beta fazın taneler içinde süreksiz olması, taneler arasında dinamik yeniden kiristalleşme olayının ortaya çıkması ve bunların sonucunda daha küçük taneler elde edilebilmesi şeklinde açıklanabilir. Ancak az sayıda paso yapılmış tozlu SKM işlemine maruz kalan numunelerinde kırılma tokluğunun değeri düşmüştür. Bunun nedeni parçacıkların karıştırma bölgesindeki dağılımının azlığı ve ilaveten birikmiş parçacıkların etrafında mikroçatlakların başlaması ile sonuçlanmış olmasıdır.

Anahtar Kelimeler: Sürtünme Karıştırma Metodo, Isıl işlem, Kırılma mekaniği, SiO2 parçacıkları

Abstract:
In the present study, the influences of Friction Stir Processing (FSP) parameters and SiO2 nano powder on the mechanical properties of the samples were investigated. Results showed that in the optimum condition, the nanocomposites can be fabricated with a good distribution of the reinforcing particles In this optimum condition, the mechanical properties of the fabricated samples were much better than the base metal and with very small size of the grains. Increase the hardness and the strength of the nanocomposites seen. effects of the number of passes and regarding the microstructural investigations, it was revealed that a rise in the number of passes can improve the distribution state of the reinforcing particles in the stir zone, which in turn can enhance the mechanical strength of the samples. However, the results of the fracture mechanism investigations suggested that the processing of the samples can deteriorate the fracture behavior of them. then the effect of heat treatmentand number of passes on microstructure and mechanical properties of FSP AZ91C alloy samples were investigated. It was found that heat treated samples had finer grains, higher hardness, improved tensile strength, fracture and elongation relative to non-heat treated ones. As the number of passes increased, higher UTS were achieved due to finer grains and more dissolution of β(Mg17Al12) and SiO2 powder. The micro-hardness characteristics and tensile improvement of the friction stir processed samples depend significantly on grain size, removal of voids and porosities and dissolution of β phase in the stir zone.

Keywords:AZ91C/SiO2 composite, fracture behavior, mechanical properties, Friction stir processing