Tm yöntemi ile b4c takviyeli aa6061 metal matrisli kompozit malzemelerin üretimi, mekanik özelliklerinin ve balistik performansının incelenmesi
Fabrication of aa6061 reinforced with b4c metal matrix composites and investigation of mechanical properties and ballistic performances
Yazar: HALİL KARAKOÇ
Danışman: PROF. DR. RAMAZAN ÇITAK
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2017
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Metal kompozitler = Metal composites ; Metal malzemeler = Metal materials ; Metal matrisli kompozitler = Metal matrix composites ; Toz metalurjisi = Powder metallurgy

Özet:
Bu çalışmada; toz metalurjisi yöntemi ile AA6061 matrisli B4C parçacık takviyeli kompozit malzemeler üretilerek mekanik özellikleri ve balistik performansı incelenmiştir. Üretimde AA6061 matris tozu içerisine farklı oranlarda ağırlıkça % 0-5-10-15-20-25-30 B4C tozu ilave edilerek Turbula marka üç boyutlu karıştırıcı ile 45 dakika karıştırılmıştır. Karışım tozlar 400 MPa basınç altında tek yönlü ve soğuk olarak preslenmiştir. Preslenen blok numuneler 550 oC'de 1 saat süre ile sinterlenerek yine aynı sıcaklıkta ekstrüzyon edilmiştir. Ekstrüze edilen numuneler 200 oC'de haddeleme işlemine tabi tutularak levhasal kompozit malzemeler üretilmiştir. Üretilen kompozit malzemelerin mekanik özelliklerini iyileştirmek için T6 yaşlandırma ısıl işlemi uygulanmıştır. Ağırlıkça farklı oranlarda üretilen kompozit malzemelerin sertlik, çekme dayanımı, çapraz kırılma dayanımı ve darbe çentik dayanımları incelenmiştir. Ayrıca kompozit malzemelerin 9×19 mm ve 7,62×51 mm mermilerine karşı balistik performansları araştırılmıştır. Deneysel çalışmalar sonucunda, sinterlemeye göre ekstrüzyon sonrası malzemelerin çapraz kırılma ve çekme dayanımları artmıştır. En yüksek mekanik özellikler haddeleme sonrası elde edilmiştir. Haddeleme sonrası yapılan 9×19 mm atışlarında artan takviye miktarına bağlı olarak balistik performans önce artmış daha sonrasında ise sertliğin artmasından dolayı azalmıştır. Tek plakalı kompozit levhalarda hem haddeleme sonrası hem de ekstrüzyon sonrası 7,62×51 mm mermilerine karşı balistik performans düşük çıkmıştır. Çift plakalı kompozit levhalarda ise 7,62×51 mm mermilerine karşı balistik performans iyileşmiştir.

Abstract:
In this study, mechanical properties and ballistic performances of B4C particle reinforced AA6061 matrix composites produced by powder metallurgy were investigated. AA6061 matrix particles were mixed in varying ratio (0%, 5%, 10%, 15%, 20%, 25% and 30%, mass fraction) of B4C particle for 45 minute.  These mixed powders were cold pressed under 400 MPa. The pressed compacts were sintered at 550 oC for one hour, and then were extruded at the same temperature. Extruded plate composite samples were produced by rolling the extruded samples at 200 oC. The T6 precipitation processes were applied to the composite samples for improving mechanical properties. The mechanical properties of the composites samples were characterized with hardness, tensile strength, transverse rupture strength and notch impact strength. Also, the ballistic performance of composite samples against 9 ×19 mm and 7.62×51 mm shootings were studied. As a result, the tensile and transverse rupture strength of samples increased with extrusion process compared to sintering process. The best mechanical properties were obtained with rolling process.  The ballistic performance of the rolled samples against 9×19 mm shootings increased with increasing reinforcement ratio at the beginning, but it reduced with increasing reinforcement ratio due to increased hardness. Both extruded and rolled single plate samples show low ballistic performance against 7.62×51 mm shootings.  The ballistic performance improves by using dual plate composite system against 7.62×51 mm shootings.