Alüminyum matrisli SiC parçacık takviyeli kompozitlerin mekanik alaşımlama yötemiyle üretimi ve kuru aşınma davranışlarının incelenmesi
Production of SiC particle reinforced aluminium matrix based composites by mechanical alloy method and investigation of their wear behavior
Yazar: SÜLEYMAN ÖZKAN
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 ; Aşınma = Wear ; Mekanik alaşımlama = Mechanical alloying ; Metal matrisli kompozitler = Metal matrix composites ; Silisyum karbür = Silicon carbide

Özet:
Bu çalısmada, mekanik alasımlama metodu ile farklı boyut ve oranlarda SiCpartikülleri ile takviyelendirilmis Al esaslı Metal matrisli kompozitler (MMK)üretilmis ve kuru asınma özellikleri arastırılmıstır. Toz karısımları, 450 dev/dakhızda bilyeli dikey degirmende 1,5 ve 3,5 saat karıstırılarak hazırlanmıstır vedaha sonra 650 MPa'da bir kalıpta preslenerek dairesel numuneler üretilmistir.Elde edilen blok numuneler 600 ºC'de 2 saat Ar atmosferi altında sinterlenerekMMK numuneler elde edilmistir. Sinterleme sonrası üretilen MMK'lerinyogunluk, porozite, sertlik ölçümleri ve mikroyapı incelemeleri yapılmıstır.Buna ilaveten, asınma deneyleri pin-on-disk cihazında sabit hızla farklı yükleraltında gerçeklestirilmistir. Asınmıs yüzeylerin Taramalı elektron mikroskobu(SEM) ve Elementsel noktasal analizleri (EDAX) yapılmıstır. Yogunlukölçümleri, porozitenin çok düsük oldugunu, partikül oranının artması veboyutunun düsmesi ile porozite oranının arttıgını göstermistir. MMK'lerinsertligi ise, genelde takviye oranının artması ile orantılı olarak arttıgıgözlenmistir. Optik mikroskop ile mikroyapı incelemeleri partikül boyutununartması ile homojen bir dagılım saglandıgını göstermis, düsük boyutlupartiküllerin partikül topaklanmasına ve porozite olusumuna neden olduklarınıortaya çıkarmıstır. Buna ilaveten, yapılan asınma deneylerinde MMK'deseramigin tane boyutu küçüldükçe agırlık kaybının arttıgı görülmüstür. Fakatvtakviye oranının artması ile sertlik degerleri artmıs agırlık kaybı ise azalmıstır.Ayrıca yapılan tüm deneylerde yük arttıkça agırlık kaybı artmıstır. Asınmadeneyleri sonrasında MMK'in SEM incelemelerinde; agır yüklerde oksitlenmeve plastik deformasyon hakim iken düsük yüklerde ise oksidasyon vekraterlesmenin baskın oldugu görülmüstür.

Abstract:
In this work, Al alloy (Al-2014) based Metal Matrix Composites (MMC?s)reinforced with varying size and weight fraction of SiC particles have beenproduced by using a mechanical alloy method and their dry wear behaviourhave been investigated. Powder mixtures, consisting of Al and the variousamounts of SiC particles were prepared by mixing in a vertical ball mill for 1,5and 3,5 hours at a rotational speed of 450 rpm. Then the cylindrical sipecimenswere obtained by pressing these powder mixtures in a die at 650 MPa pressure.The produced samples were sintered at 600 ºC for 2 hours in a pipe type ofsintering furnace under a control of argon gas. Optical microscopicexamination, hardness, density and porosity measurements were carried out. Inaddition, wear tests were performed in a pin-on-disc type of wear machineunder different loads at a fixed speed. Furthermore, scanning electronmicroscope (SEM) and energy dispersive X-ray (EDAX) analysis were used tocharacterize the worn surfaces of composites. The density measurement showedthat the samples contained a little porosity, and the amount of porosity in thecomposites increased with increasing volume fraction and decreasing size ofparticles. Optical microscopic observation of the microstructures revealed thatthe dispersion of the coarser sizes of particles was more uniform while finerparticles led to agglomeration of the particles and porosity. In addition, theviiexperimental results indicated that weight loss increased with decreasingparticle size. However, the weight loss also decreased significantly withincreasing SiC content in the composite due to its hardness. Moreover, the wearrates of all samples increased with increasing loads at all wear tests.Furthermore, SEM examination showed that the wear mehanism was oxidationand plastic deformation under higher load conditions, but oxidation and craterwere dominant under lower testing conditions.