Aşırı plastik deformasyonun seramik parçacık takviyeli alüminyum alaşımının mekanik özelliklerine etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of severe plastic deformation on the mechanical properties of ceramic particle reinforced aluminium alloy
Yazar: SAMAN AHMADZADEH
Danışman: PROF. DR. ÖMER KELEŞ ; PROF. DR. NECİP CAMUŞCU
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Eşit kanal açılı presleme (EKAP) işlemi son yıllarda nano ölçekte çok ince taneli malzeme üretiminde kullanılan ve gittikçe çok bilinen bir yöntem olmuştur. Bu çalışmada aşırı plastik deformasyon yöntemlerinden birisi olan EKAP işleminin Alüminyum-Magnezyum matrisli/SiCp takviyeli kompozitlerin mekanik özelliklerine olan etkisi incelenmiştir. EKAP işleminin sonucunda, malzemenin içinde oluşan aşırı dislokasyon yoğunluğu ve bu dislokasyonların kendilerini yeniden düzenlemeleriyle yeni tane oluşması neticesinde malzeme çok ince taneli hale gelmekte ve böylece mikron altı taneler elde edilebilmesi sonucunda malzemenin sertlik ve dayanımı iyileşmektedir. EKAP yönteminin en önemli üstünlüğü ise işlem sonucunda malzemenin kesit alanının sabit kalmasıdır. Böylece diğer geleneksel termomekanik yöntemler ile kıyaslamada çok daha avantaj sağlar.  Toz metalurjisi yöntemini kullanılarak, karıştırılmış AL-Mg/SiCp tozları önce bir kalıp içine konulur, ardından sıcak presleme işlemi uygulanarak numuneler EKAP işlemine hazırlanmış olurlar. Farklı yüzdelerde Magnezyum ve SiC katılmış olan numuneler için EKAP işlemini fırın içinde ve 100 ̊C'de uygulanarak, bu işlemin etkisini malzemenin dayanım, sertlik ve mikroyapısına EKAP uygulanmayan numuneler ile kıyaslandırarak sonuçlar üzerinde açıklamalar yapılmıştır. Bu çalışma 5 ana bölümden oluşmuştur. Birinci bölümde genel tanıtım yapılmıştır. İkinci bölümde ise toz metalurjisi, kompozit malzemeler, aşırı plastik deformasyon yöntemleri ve EKAP işlemi anlatılmıştır. Üçüncü bölümde çalışmada yapılan deneysel işlemler üzerinde açıklamalar yapılmıştır. Deneysel çalışmada bulunan sonuçlar ve tartışmalar dördüncü bölümde yer almıştır. Beşinci ve son bölümde ise genel sonuçlar ve sonraki çalışmaların daha iyi yapılması için öneriler verilmiştir. Son yıllarda EKAP yönteminin genişliğinde önemli bir ilerlemelerin yapılmasına rağmen ultra ince taneli alüminyum esaslı kompozit malzemelerin üretimi için sınırlı sayıda araştırma yapılmıştır. EKAP yönteminin etkilerine bakarken, bu tezde sunulan sonuçlar ticari üretim faaliyetlerinde pratik olarak uygulanabilir.

Abstract:
In recent years Equal Channel Angular Pressing (ECAP), has emerged as a widely-known procedure in the production of ultra-fine-grained materials at the Nano scale. In this thesis, effect of severe plastic deformation technique on the mechanical properties of Aluminum-Magnesium matrix/SiCp reinforced composites has been investigated. As a result of ECAP process an extreme dislocation density is formed within the material. Formation of new grains together with rearrangement of dislocations renders the material ultra-fine-grained creating a submicron microstructure with high hardness and strength. The most significant advantage of ECAP method over the conventional thermo mechanical methods is that the cross sectional area of the material remains unchanged. This combined with the severe plastic deformation of the material, improves its mechanical properties such as strength and resistance. Using powder metallurgy, Al-Mg/SiCp samples are prepared by hot pressing method and then applied to ECAP process. Samples with different percentages of magnesium and SiC were subjected to ECAP process in a furnace with a temperature of 100 ̊C. Then the material's mechanical properties were evaluated. This thesis consists of five main chapters. With the first one giving a general introduction, second chapter includes more detailed explanations of powder metallurgy, composite materials, severe plastic deformation methods, and the ECAP process. Experimental operations carried out during this research are fully described in chapter three. Chapter four includes the numerical results obtained from the experiments and the relevant discussions. Finally, a summary of conclusions together with recommendations for future studies are given in chapter five. Although, significant progress has been made in the development of ECAP in recent years, there has been limited research devoted to the production of ultra-fine-grained Aluminum based composites. Providing a comprehensive insight into the effects of ECAP, the results provided in this thesis can have practical application in commercial manufacturing operations.