Sürtünme karıştırma yöntemi ile AA6061/TiB2/ZrO2 hibrit yüzey kompozit malzeme üretimi ve mekanik özelliklerinin incelenmesi
Fabrication of AA6061/TiB2/ZrO2 hybrid surface composites by friction stir processing and investigation of mechanical properties
Yazar: SEMA YAVUZ
Danışman: PROF. RAMAZAN ÇITAK ; DR. ÖĞR. ÜYESİ HALİL KARAKOÇ
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, sürtünme karıştırma yöntemiyle (SKY) AA6061 esaslı, TiB2 ve ZrO2 parçacık ilaveli, hibrit yüzey kompozit malzemeler üretilmiştir. Ana malzeme olarak ticari AA6061 alaşımı kullanılırken takviye elemanı olarak 3-15 mikron parçacık boyutuna sahip TiB2 ve 1 mikron altı ZrO2 tozları kullanılmıştır. Ağırlıkça %100 TiB2, %99 TiB2-%1 ZrO2, %98 TiB2-%2 ZrO2, %96 TiB2-%4 ZrO2, %94 TiB2-%6 ZrO2 oranlarında tozlar tartılarak iki boyutlu karıştırıcıda 30 dk boyunca karıştırılmıştır ve 210x50x8 mm boyutlarındaki ticari Al6061 levhaların yüzeylerine açılan deliklere doldurulmuştur. Hazırlanan levhalara, 20 mm/dk ilerleme hızı ve 1400 dev/dk takım devri ile sürtünme karıştırma yöntemi uygulanarak yüzey kompozit malzemeler üretilmiştir. Ağırlıkça farklı oranlarda tozlar kullanılarak üretilen levhaların mikro sertlikleri, çekme dayanımları, aşınma davranışları ve mikroyapıları incelenmiştir. Ayrıca kırık yüzey ve aşınma yüzeyi SEM ve EDS analizleri yapılmıştır. Deneysel çalışmalar incelendiğinde, tozların matris malzemesinde homojen bir şekilde dağıldığı gözlemlenmiştir. En yüksek sertlik ve maksimum çekme mukavemeti değeri %94 TiB2-%6 ZrO2 toz karışımı ile hazırlanan hibrit yüzey kompozit malzemede elde edilmiştir. Aşınma testi sonrası,  ZrO2 oranının artmasıyla birlikte ağırlıkça kayıp azalırken, uygulanan yük arttıkça sürtünme katsayısında düşüş gözlemlenmiştir.

Abstract:
In this study, hybrid surface composite materials were produced by friction stir process (FSP). Commercial AA6061 alloy was used as matrix material, TiB2 with 3-15 micron particle size and ZrO2 powders under 1 micron were used as reinforcement elements. The powders were weighed at 100% TiB2, 99% TiB2-1% ZrO2, 98% TiB2-2% ZrO2, 96% TiB2-4% ZrO2, 94% TiB2-6% ZrO2 by weight and mixed in a two-dimensional mixer for 30 minutes, and it is filled into the holes drilled on the surfaces of commercial AA6061 sheets with dimensions of 210x50x8 mm. Surface composite materials were produced by applying friction mixing method to the prepared plates with 20 mm/min feed rate and 1400 rpm tool speed. Plates, produced by using powders at different weights, were examined in terms of microhardness, tensile strength, tribological properties and microstructure. In addition, fracture surface and wear surface SEM and EDS analyzes were performed. When the experimental studies were examined, it was observed that the powders were homogeneously dispersed in the matrix material. The highest hardness and maximum tensile strength values were obtained in the hybrid surface composite material prepared with 94% TiB2-6% ZrO2 powder mixture. After the wear test, the weight loss decreased with the increase of ZrO2 ratio, while a decrease was observed in the friction coefficient as the applied load increased.