Alüminyum matrisli seramik takviyeli mikron altı kompozitlerin mekanik alaşımlandırma yolu ile üretim ve karakterizasyonu
Production and characterization of alumium matrix ceramic reinforced sub-micron composites by mechanical alloying
Yazar: ESEN DAĞAŞAN
Danışman: PROF. DR. SEBAHATTİN ÜNALAN
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2014
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Bu çalışma, alüminyum matrisli ve seramik parçacık takviyeli mikron altı kompozit tozların mekanik öğütme yöntemi ile üretimini ve karakterizasyonunu kapsamaktadır. Matris malzemesi olarak yüksek saflıkta Al tozu ve takviye elemanı olarak ise Al2O3, SiC ve B4C seramik tozları ağırlıkça değişen oranlarda kullanılmıştır. Öğütme işlemleri için gezegen tip bilyalı değirmen kullanılmış ve bütün deneysel çalışmalarda Toplam Bilya Ağırlığı:Toplam Toz Ağırlığı 10:1 olarak sabit tutulmuştur. Öğütme aracı olarak 20 mm ve 10 mm çapında tungsten karbür bilyalar ve 250 ml hacminde WC hazne kullanılmıştır. Öğütme ortamı olarak spektrometrik argon gazı kullanılmıştır. Süreç kontrol etkeni olarak stearik asit kullanılmıştır. Hazırlanan toz karışımları 250 devir/dakikalık sabit dönme hızı ile 120 saat boyunca öğütülmüştür.

Toz karışımlarından belirli aralıklarla alınan numunelere SEM, X-RD ve BET yüzey alanı analizleri yapılmıştır. Alınan SEM görüntüleri üzerinden gerçekleştirilen tane boyutu analizlerinden bütün toz karışımları için tane boyutunun artan öğütme süresi ile azaldığı gözlenmiştir. Öğütme sonrası en küçük tane boyutu değerleri Al-SiC toz karışımlarında görülmüştür. Öğütülen toz karışımlarının X-RD grafikleri incelendiğinde alüminyuma ait piklerin hâkim halde olduğu görülmektedir. Ancak artan takviye elemanı oranları ve öğütme süreleri ile piklerin şiddeti azalmış ve takviye elemanlarına ait pikler ortaya çıkmıştır. BET yüzey alanı sonuçları değerlendirildiğinde en büyük yüzey alanı değeri Al-% 20 SiC toz karışımında gözlenirken en küçük yüzey alanı değeri ise Al-% 10 Al2O3 toz karışımında gözlenmiştir.

Abstract:
This study consists of production and characterization of aluminium matrix and ceramic particle reinforced composites via ball milling. High purity Al powder was used as matrix material and high purity Al2O3, SiC and B4C ceramic particles were used as reinforcing materials at different weight ratios. A planetary type ball mill was used for the milling process and at all experimental studies ball to powder ratio was kept constant as 10:1. 20 mm and 10 mm diameter tungsten carbide balls and 250 ml WC vial were used as milling equipment. High purity argon gas was used as media. Prepared powder mixtures were milled by a constant rotation speed of 250 rpm for 120 hours.
SEM, X-RD and BET surface area analyses were applied to the samples taken from powder mixtures by fixed time intervals. From the particle size analyses realized on taken SEM images it was observed that for all powder mixtures particle size decreases by increasing milling time. After milling the smallest particle size values were seen at Al-SiC powder mixtures. When X-RD graphics of the milled powders were explored it was seen that aluminium peaks were dominant. However by increasing weight fraction of the reinforcing material and milling time intensity of the peaks decreased and peaks of the reinforcing materials appeared. When BET surface area results were evaluated the biggest surface was observed at the Al-% 20 SiC powder mixture and the smallest value was observed at the Al-% 10 Al2O3 powder mixture.