Al2O3 ve TiB2 takviye elemanları içeren alüminyum metal matrisli kompozitlerin üretimi
Production of aluminum metal matrix composites containing Al2O3 and TiB2  reinforcement elements
Yazar: METİN ÖNAL
Danışman: PROF. DR. MEHMET GAVGALI
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Alüminyum matrisli kompozitler = Aluminum matrix composites ; Sıcak presleme = Hot pressing ; İn situ = In situ

Özet:
Amaç: Çalışmanın amacı; farklı sinterleme sıcaklıkları ve süreleri ile ısıtma/soğuma hızı parametrelerinin, in situ (yerinde) reaksiyonlarla eş zamanlı olarak gerçekleştirilen reaktif sıcak presleme yöntemi sayesinde üretilen Al2O3 ve TiB2 seramik partikül takviyeli alüminyum metal matrisli kompozit numunelerin üretimi ve sertlik, basma ve aşınma dayanımı üzerine etkilerini incelemektir.
Yöntem: Başlangıç tozları olarak Al-TiO2 ve B2O3 bileşenleri kullanılmıştır. Toz karışımları 900oC ve 1000oC sıcaklıklarda, 15-30-45 ve 60 dakika boyunca yavaş ve hızlı ısıtma/soğuma şartları altında sinterlenmişlerdir. Üretilen kompozit numunelerin faz dönüşüm sıcaklıkları DTA analizi ile mikroyapıları ise XRD, SEM ve EDS yöntemleri ile incelenmiştir. Brinell yöntemi ile sertlik değerleri ölçülen numunelerin basma testlerinin ardından pin-on disk cihazında aşınma dayanımları tespit edilmiştir.
Bulgular: Elde edilen sonuçlara göre; üretim sıcaklığı, sinterleme süresi ve ısıtma/soğuma hızlarının artması ile birlikte matris içerisinde elde edilen takviye partiküllerinin miktar olarak yoğunluklarında artış gözlenmiştir. Uygulanan yavaş ve hızlı ısıtma/soğuma şartlarında numunelerin sertliklerinde 2,5 kata, basma dayanımlarında 7,3 kata kadar artış elde edilirken numunelerin aşınma oranları 1/15'ine kadar azalmıştır. Kompozit numunelerin aşınma mekanizmalarının adhesiv-abrasiv-delaminasyon şeklinde olduğu görülmüştür. 
Sonuç: Sinterleme sıcaklığı, süresi ve ısıtma/soğuma hızlarının alüminyum matris içerisinde elde edilen takviye elemanlarının miktarları hususunda etkin birer parametre oldukları dolayısıyla kompozit numunelerin mekanik özellikleri ve aşınma dayanımlarını değiştirdikleri gözlenmiştir.

Anahtar Kelimeler:  alüminyum metal matrisli kompozit, yerinde reaksiyon, reaktif sıcak  presleme

Abstract:
Purpose: Aim of study; to examine effects of different sintering temperatures and times and heating/cooling rate parameters on production of Al2O3 and TiB2 ceramic particle reinforced aluminum metal matrix composite samples produced by reactive hot pressing method performed simultaneously with in situ reactions and on hardness, compression and wear resistance. 
Method: Al-TiO2 and B2O3 components were used as starting powders. Powder mixtures were sintered at 900oC and 1000oC temperatures for 15-30-45 and 60 minutes under slow and rapid heating / cooling conditions. Phase transformation temperatures of the produced composite samples were examined by DTA analysis and their microstructures by XRD, SEM and EDS methods. After compression tests of the samples whose hardness values were measured with Brinell method, their wear resistance was determined in pin-on disc device.
Findings: According to results obtained; with increase in production temperature, sintering time and heating / cooling rates, an increase in amount of densities of reinforcement particles obtained in matrix was observed. Under slow and rapid heating / cooling conditions, hardness of the samples increased by 2.5 times and compression strength by 7.3 times, while wear rate of samples decreased to 1/15. It has been observed that wear mechanism of the composite samples is in form of adhesive-abrasive-delamination.
Results: It has been observed that sintering temperature, time and heating / cooling rates are effective parameters in terms of amount of reinforcement elements obtained in aluminum matrix, thus changing mechanical properties and wear resistance of the composite samples.

Keywords:  aluminum metal matrix composite, in situ, reactive hot pressing