Mekanik alaşımlandırma yöntemi ile üretilen metal matrisli kompozitlerin mekanik özelliklerinin matematiksel olarak modellenmesi
Mathematical modeling of mechanical properties of metal matrix composites produced by mechanical alloying method
Yazar: MUSTAFA UYANIK
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ESEN DAĞAŞAN BULUCU
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Metal matrisli kompozitler = Metal matrix composites

Özet:
Bu çalışmada, Al, Al + %5 TiC + %5 ZrO2, Al + %5 TiC + %10 ZrO2 ve Al + %5 TiC + %5 Y2O3, Al + %5 TiC + %10 Y2O3 intermetalik bileşenlerinin mekanik alaşımlama yöntemi ile bilyalı değirmen kullanılarak üretimi gerçekleştirilmiştir. Araştırmanın amacı, homojen bir tane boyutu ve dağılımı elde etmektir.

Mekanik alaşım işlemi gezegen tipi bir öğütücüde yapılmıştır. Öğütme işlemi sırasında, 20 mm çapında iki adet ve 10 mm çapında yirmi altı adet WC bilya ile birlikte, 250 ml hacmindeki WC haznesi kullanılmıştır. Öğütme işlemi, argon gazı atmosferinde gerçekleştirilmiştir. Tüm numuneler için öğütme hızı, işlem süresi, şarj oranı, öğütme sıcaklığı ve hazne hacmi sabit tutulmuştur.

Numunelerin morfolojik ve yapısal analizleri, FE-SEM (Tarayıcı Elektron Mikroskobu) ve XRD (X-Işını Kırınımı) teknikleri ile gerçekleştirilmiştir. FE-SEM görüntüleri kullanılarak tane boyutu analizleri yapılmış, XRD analizleri ile elde edilen verilerden XRD grafiklerinin oluşturulması sağlanmıştır. FE-SEM görüntülerine dayalı tane boyutu analizleri, öğütme süresinin artışı ile birlikte tane boyutunun azaldığını ortaya koymaktadır. Ayrıca, üretimi yapılan karışımlarda 25 mm çapında ve 10 mm yüksekliğinde deney numuneleri sinterleme yoluyla üretilerek basma testi yapılmış olup, basma testi sonuçları da bir sonlu elemanlar analizi programı olan ANSYS'den elde edilen sonuçlarla kıyaslanmıştır.

Abstract:
In this study, intermetallic compounds Al, Al + 5% TiC + 5% ZrO2, Al + 5% TiC + 10% ZrO2, Al + 5% TiC + 5% Y2O3, and Al + 5% TiC + 10% Y2O3 were produced using the mechanical alloying method with a ball mill. The objective of the research was to achieve a homogeneous grain size and distribution.

The mechanical alloying process was conducted using a planetary ball mill. During the milling process, two 20 mm diameter and twenty-six 10 mm diameter WC balls were used, along with a WC chamber with a volume of 250 ml. The milling was performed under an argon gas atmosphere. For all samples, the milling speed, processing time, charge ratio, milling temperature, and chamber volume were kept constant.

Morphological and structural analyses of the samples were carried out using FE-SEM (Field Emission Scanning Electron Microscopy) and XRD (X-Ray Diffraction) techniques. Grain size analyses were performed using FE-SEM images, while XRD data were used to generate XRD profiles for comparison. The FE-SEM-based grain size analyses revealed that increasing milling time resulted in a reduction in grain size. Additionally, cylindrical samples with a diameter of 25 mm and a height of 10 mm were produced through sintering, and compressive tests were conducted. The results of these compressive tests were compared with the outcomes obtained from finite element analysis using ANSYS software.