In-situ alümina partikül takviyeli alüminyum matrisli kompozitlerin üretim ve karakterizasyonu
Production and characterization of in-situ alumina particle reinforced aluminum matrix composites
Yazar: ÖZGÜR ÖZÇELİK
Danışman: Y.DOÇ.DR. YAMAN ERARSLAN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2007
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: İn situ = In situ

Özet:
Metal matrisli kompozitlerin (MMK) gelisimi son yirmi yıl içinde malzemelerde ana yenilikolmustur. lk zamanlar kompozit üzerindeki çalısmalar grafit, boron fiberler gibi süreklitakviyeler üzerine yogunlasmıstır. Sürekli fiberlerin yüksek mekanik özelliklerinin yanındayüksek maliyetleri, kullanımlarını uzay ve havacılıkla sınırlandırmıstır. Sürekli fiberler ilepekistirilen özelliklerin partikül takviyeler tarafından elde edilemeyisine karsın, bazı mekanikve fiziksel özelliklerde yeterli gelisimi saglayabilirler. Partikül takviyeli MMK'ler, gelenekseldonanımlar ile üretilmeleri ve maliyeti minimize etmeleriyle ek avantajlara sahiptir.Alüminyum esaslı MMK'ler, geleneksel Al alasımlarının ötesinde üstün avantajlar saglayanileri mühendislik malzemeleridir. Yeni üretim metodlarının gelisimi ve düsük maliyetlipartikül malzemelerin kullanımıyla beraber bu kompozitlerin çesitli endüstrilerde genisölçüde kullanımını saglamıstır.Al matrisli kompozitlerin üretiminde yeni bir fikir olarak, kombine edilmis in-situ partikül vein-situ alasımlama ile güçlendirilmesi ele alınmıstır. Günümüzde, alüminanın alüminyumeriyigi içine yayılması ile gerçeklestirilen in-situ yönteminde güçlendirici partiküller ergiyikiçinde indirgenme reaksiyonları ürünü olarak olusmaktadır. In-situ teknolojisi ergiyikten incepartikül eldesine imkan verir. Bu teknoloji genis ölçüde partikül takviyeli metallerin, gelismisarayüzey baglantısı ile üretilmelerinde faydalanılan bir teknolojidir.Bu çalısmada, alümina partikül takviyeli alüminyum matrisli kompozit üretiminde in-situtekniginden yararlanılmıstır. Ticari saflıktaki alüminyum matris malzemesi olarak seçilmis,ergiyik haldeki matris içerisine agırlıkça %5, %10 ve %15 oranlarında CuO partikülüilavesiyle, in-situ partikül takviyeli kompozit üretimi gerçeklestirilmistir.Kompozit malzeme üretiminin tamamlanmasının ardından, malzemenin mekanik ve fizikselözelliklerinin tespiti için sertlik, yogunluk gibi testlerin yanısıra kimyasal analizleri vemikroyapısal gözlemleri de yapılmıstır.Elde edilen bulgular ısıgında, üretimi gerçeklestirilen kompozit malzemenin mekaniközelliklerinde takviye edilmemis matris malzemesine göre önemli denebilecek miktardagelisim gösterdigi görülmüstür. Neticede, üretimi yapılan in-situ kompozit malzemenin sahipoldugu özellikler ile çok çesitli endüstri dallarında kullanımının mümkün olabilecegidüsünülmektedir.Anahtar Kelimeler: In-Situ, Al-esaslı kompozitler, alümina partikül.

Abstract:
The development of metal matrix composites (MMCs) has been one of the major innovationsin materials in the last 20 years. The early work on composites concentrated on continuousreinforcements, such as graphite and boron fibers. The prohibitive cost of continuous fiberswith high mechanical properties restricted their use to aerospace applications. While particlereinforcements cannot provide the property enhancement achieved by continuous fibers, theycan provide sufficient improvement in some mechanical and physical properties to provide auseful increase. Particle reinforced MMCs have the added advantage that they can beprocessed using conventional equipment, and hence, minimize capital costs.Aluminum-based metal matrix composites make up a distinct category of advancedengineering materials that provide unique advantages over conventional Al alloys. With thedevelopment of new forming methods and the use of low cost particulate material, the use ofthese composites is increasing in a wide variety of industries.A new idea to fabricate aluminum matrix composites strengthened by combined in-situparticle strengthening and in-situ alloying has been proposed. Currently, the in-situ method ofspreading alumina in aluminum melts that the strengthener particles are formed in melts as theproducts of the reduction reactions. In-situ technology gives the possibility of producing fineparticle in the melt. This technology is extensively utilized to produce particle reinforcedmetals with an improved interfacial contact between reinforcements and the matrices.In the present work, in-situ method is used to produce alumina particle reinforced aluminummatrix composite. Commercially pure Al was chosen as matrix material and in-situ particlereinforced composite was produced by addition of %5, %10 and %15 weight fraction CuOparticles into the molten matrix.After the produce of composite materials are finished, to establish the mechanical andphysical properties as hardness, density tests, in addition chemical anlysis and microstructuralobservation of materials are applied.With these achieved rusults, in the produced composite materials, significant improvementswas observed at mechanical properties as comparison to unreinforced matrix material. Thus,with these properties of produced in-situ composite material, it is understood that can be usefor several industries may be possible.Keywords: In-Situ, Al-based composites, alumina particle.