Alüminyum matrisli alüminyum oksit parçacık takviyeli kompozitlerin mekanik alaşımlama yöntemiyle üretimi ve kuru aşınma davranışlarının incelenmesi
Production of aluminium oxide particle rainforced aluminium matrix composites by mechanical alloy method and investigation of dry wear behavior
Yazar: HÜSEYİN AKTAŞ
Danışman: PROF. DR. YUSUF ŞAHİN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2007
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Alüminyum alaşımları = Aluminum alloys ; Alüminyum oksit = Aluminum oxide ; Mekanik alaşımlama = Mechanical alloying ; Metal matrisli kompozitler = Metal matrix composites

Özet:
Bu çalısmada parçacık takviyeli Al esaslı metal matrisli kompozitler (MMK)mekanik alasımlama yöntemi ile üretilmistir. Takviye elemanı olarak Al2O3parçacıkları kullanılmıstır. Üretilen kompozitlerde Al2O3 takviye elemanıoranları agırlıkça % 5, 10 ve 15 olarak seçilmistir. Toz metalürjisi yöntemi ileüretilen metal tozları 450 dev/dak hızla bilyeli dikey degirmende 1,5 ve 3,5 saatsürelerde karıstırılarak hazırlanmıstır. Mekanik alasımlama sonrası Al- Al2O3tozlar 650 MPa basınç altında preslenerek ø10x15 mm boyutlarında bloknumuneler üretilmistir. Üretilen blok numuneler 600 °C'de 2 saat Ar atmosferialtında sinterlenmistir. Kompozit numunelerin mikroyapı incelemeleri optikmikroskop aracılıgı ile yapılmıs ve matris içindeki Al2O3 parçacıklarınındagılımı belirlenmistir. Üretimi gerçeklestirilen kompozitler; yogunluk, poroziteve sertlik ölçümlerine tabi tutulmustur. Bunun yanında üretilen Al2O3 takviyelikompozitlerin kuru sürtünme asınma testleri pin-on-disk cihazında degisikyükleme sartlarında yapılmıstır. Asınmıs yüzeyler, taramalı elektronmikroskobu (SEM) ile incelenmis ve noktasal analizleri (EDAX) yapılmıstır.Yapılan deneylerde, MMK'de seramigin tane boyutu küçüldükçe sertlikdegerinin azaldıgı, agırlık kaybının arttıgı görülmüstür. Fakat takviye oranınınartması ile de sertlik degerleri artmıs agırlık kaybı azalmıstır. Yogunluk,parçacık içeriginin artmasıyla ve parçacık boyutunun artmasıyla artmıstırvfakat az miktarda da porozite olustugu gözlenmistir. Buna ilaveten, SEMmikroskobu ile asınmıs yüzeylerin incelenmesi sonucu, matris malzemesindeoksidasyon ve kısmi kopmalar baskın iken, MMK'lerde plastik deformasyonunbaskın oldugu görülmüstür. Ayrıca MMK'lerde parçacık boyutu küçüldükçeplastik deformasyonun arttıgı ve takviye oranı arttıkça düzlesmenin çok azdegistigi gözlenmistir.

Abstract:
In this study, particle reinforced Al based metal matrix composites (MMC?s)were produced by mechanical alloying (MA) technique. Al2O3 particles wereused as reinforced material. In the produced composites, the ratio of thereinforcing material of Al2O3 particle was chosen as 5 %, 10 % and 15 % byweight ratio. The metal powders produced by MA methods were prepared bymixing in a vertical ball mill for 1,5 and 3,5 hours at a rotational speed of 450rpm. Mechanical alloyed Al-Al2O3 powders were compacted at 650 MPa. Theseblocks were then sintered at 600 °C for 2 hours in a pipe type of sinteringfurnace under a control of argon gas. The microstructural investigation of thecomposite specimens were carried out and the distribution of Al2O3 particles inthe matrix was determined. Density, porosite, hardness of produced sampleswere carried out. Moreover, dry sliding wear behavior of Al-Al2O3 compositewas investigated by using pin-on-disk technique. Scanning electron microscope(SEM) and energy dispersive X-ray (EDAX) analysis were used to characterizethe worn surfaces of composites. The experimental results indicated thathardness decreased and weight loss increased with decreasing particle size. Theweight loss also decreased significantly with increasing Al2O3 content in thecomposite because of its hardness. The density increased with increasing weightfraction and increasing size of particles, but it contained a little porosity. Inviiaddition, scanning electron microscopic observations of the worn surfacesrevealed that oxidation and partical delamination were predominant in theunreinforced alloy, while plastic deformation was predominant in composites.Furthermore, plastic deformation increased with decreasing particle content.Howeover, there was little changes in smoothing mechanism with increasingAl2O3 content.