Eriyik eğirme ve spark plazma sinterleme teknikleri ile ötektik altı Al-6Si-0.3Cu-0.3X (X=Be, Sc, Sb and Ti) alaşımının üretimi ve mekanik özelliklerinin incelenmesi
Production of Al-6Si-0.3Cu-0.3X (X=Be, Sc, Sb and Ti) alloy trough melt-spinning and spark plasma sintering techniques and investigation of their mechanical properties
Yazar: FATİH YAŞAR
Danışman: PROF. DR. FİKRET YILMAZ
Tokat Gaziosmanpaşa Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı / Fizik Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Alüminyum alaşımları = Aluminum alloys ; Kriyojenik yöntem = Cryogenic method ; Silisyum alaşımı = Silicon alloy ; Soğuk sıkım = Cold pressed ; Yüksek entropili alaşımlar = Spark plasma sintering

Özet:
Bu tezde, Al- ağ. %6Si- ağ. %0.3Cu- ağ. %0.3X (X= Be, Sb, Sc ve Ti) alaşımı önce indüksiyon ergitme yöntemi ile külçe olarak ve daha sonra eriyik eğirme yöntemi ile şerit olarak üretildi. Şerit alaşımların pekleştirilmesinde spark plazma sinterleme ve soğuk pres yöntemleri kullanıldı. SPS yönteminde şeritler doğrudan pekleştirilirken, soğuk pres yönteminde şeritler önce bilyeli öğütme ile toz formuna getirildi. Üretilen alaşımların, kristal yapı, mikro yapı ve mekanik özellikleri üretim yöntemi ve katkı elementleri açısından değerlendirildi. X-ışını kırınımı analizlerinden, külçe alaşımlarda Al ve Si'ye ait kırınım pikleri dışında herhangi bir safsızlık pikine rastlanmadı. Şerit alaşımlarda, Si pik genişliğinin artması nano-kristal yapı oluşumu olarak yorumlandı. Optik mikroskop ve taramalı elektron mikroskobu görüntüleri, külçe alaşımlarda α-Al ve ötektik Si yapısının oluştuğunu gösterdi. Katkısız alaşımda, köşeli Si morfolojisi belirgin iken Be, Sb ve Ti katkılı alaşımlarda Si'nin ince lifsi yapıya dönüştüğü görüldü. Hızlı katılaştırılan şeritler ağsı homojen bir mikro yapı sergiledi. Pekleştirilen alaşımlarda ise Si'nin tekrar kabalaştığı ancak mikro yapı içerisinde daha homojen bir dağılım sergilediği görüldü. Vicker's sertlik analizlerinden, SPS yöntemiyle pekleştirilen şeritlerin, külçe alaşımlar ile şerit alaşımlar arasında bir sertlik değerine sahip olduğu görüldü. Sb katkılı alaşımın ise diğer katkılı alaşımlara kıyasla en yüksek sertlik değerine sahip olduğu saptandı.

Abstract:
In this study, Al- 6 wt. % Si- 0.3 wt. % Cu- 0.3 wt. % X (X= Be, Sb, Sc and Ti) alloy was first produced as ingot by induction melting method and as ribbon by melt spinning method. Melt-spun ribbons were consolidated by spark plasma sintering (SPS) and cold compaction methods. While the ribbons were consolidated directly in the SPS method, the ribbons were firstly brought into powder form by ball milling in the cold compaction method. The crystal structure, microstructure and mechanical properties of the produced alloys were evaluated in terms of production method and additive elements. From the X-ray diffraction analysis, no impurity peaks were found in the ingot alloys, except for the diffraction peaks of Al and Si. In ribbon alloys, the increase in Si peak width was interpreted as nano-crystal structure formation. Optical microscope and scanning electron microscope images showed that α-Al and eutectic Si structure were formed in the ingot alloys. While the acicular Si morphology was evident in the undoped alloy, it was observed that Si turned into a fine fibrous structure in Be, Sb and Ti doped alloys. Ribbon alloys exhibited a network like microstructure. In the consolidated alloys, Si was coarsened but exhibited a more homogeneous distribution in the microstructure. From Vicker's hardness analysis, it was seen that the SPS compacted ribbons have a hardness value between ingot alloys and ribbon alloys. Also, Sb doped alloy had the highest hardness value compared to the other doped alloys.