AA2014-B4C metal matrisli kompozitinin toz metalurjisi ve infiltrasyon yöntemiyle üretilebilirliği, karakterizasyonu ve aşınma özelliklerinin incelenmesi
Producibility of AA2014-B4C metal matrix composite by powder metallurgy and infiltration method, characterization and research of wear
Yazar: UFUK TAŞCI
Danışman: DOÇ. DR. BÜLENT BOSTAN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metal Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, partikül takviyeli metal matriksli kompozit malzeme üretilmesine yönelik olarak, İnfiltrasyon ve Toz Metalurjisi (TM) yöntemleri kullanıldı. Toz Metalurjisi yönteminde, gaz atomizasyon yöntemi ile üretilmiş , ortalama toz boyutu 90,66 µm olan toz metal AA 2014 alaşımı ve toz boyutu 10 µm' dan küçük olan B4C tozu çalışmalarda kullanıldı. AA 2014 - B4C tozları %1, 2, 4, 8 takviye oranlarında 1 saat süreyle karıştırılmıştır. İnfiltrasyon yönteminde ise takviye elemanı B4C'ün tane büyüklüğü 53 µm olarak belirlenmiştir. Sıvı matriks içerisine % 1, 2, 4, 8 oranlarında B4C takviyesi 750 °C sıcaklıkta 550 mmHg vakum altında 3 dakika süreyle takviye edilmiştir.TM çalışmalarında, AA 2014 - B4C tozların preslenmesinde optimum presleme kuvveti 700 MPa olarak seçilmiştir. Deney numunelerine 560 °C sıcaklıkta 1 saat süreyle sinterleme işlemi gerçekleştirilmiştir. Deneysel çalışmalarda kullanılan bütün deney numuneleri belirtilen sabit presleme basıncı ve sinterleme sıcaklığında üretilmiştir. TM ve infiltrasyon yöntemi ile üretilen numunelerin sinterleme öncesi ve sonrası yoğunluk değerleri ölçülmüştür. Elde edilen verilerde, yapılan sinterleme sıcaklığı ve süresine bağlı olarak gözeneklilik azalıp taneler birleşerek yoğunluk kısmi olarak artmıştır.Yapılan sertlik sonuçları incelendiğinde TM ve infiltrasyon yöntemleri ile üretilen numuneler de, takviye oranının artışına bağlı olarak sertliklerin arttığı tespit edilmiştir.TM ve infiltrasyon yöntemi ile üretilen numunelere pin-on disk üzerinde kayma hızı 1 m/s olacak şekilde, 30 N yük ve 1500 metre kaydırma mesafesi ile aşınma testi yapılmıştır. Aşınma oranları tüm numunelerde ağırlık kaybı olarak belirlenmiştir.Yapılan çalışmalar göz önünde bulundurulduğunda, takviye oranının artışına bağlı olarak, gerek infiltrasyon işleminde gerekse toz metalurjisi yöntemiyle üretilen kompozit malzemelerde, takviye/matriks ara yüzey etkileşimi ve belirlenen diğer parametrelerin mikro yapı ve mekanik özellikler açısından etkileri araştırılmıştır. Bu etkilerin belirlenmesi amacıyla, Optik Mikroskop, Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ve Enerji Dağılım Spektrometresi (EDS) kullanılmıştır.

Abstract:
In this study, infiltration and powder metallurgy methods were used in order to produce metal matrix composite material with particle reinforced. Powder metal AA 2014 alloy produced by gas atomization in powder metallurgy method which has 90,66 µm of mean particle size and B4C powder whose size smaller than 10 µm' were used in this study. AA 2014 - B4C powders, were mixed for one hour in 1, 2, 4, 8 % at reinforced ratio, respectively. Particle size of reinforced element B4C was determined as 53 µm in infiltration method. B4C powder was reinforced into the liquid matrix at 1, 2, 4, 8 % ratios, 750 °C temperatures, under the vacuum of 550 mmHg for 3 minutes period.In the PM studies, optimum pressing force was selected as 700 MPa at powder pressing of AA 2014 - B4C. Experimental samples were carried out sintering at 560 °C temperatures for one hour period. All of the experimental samples used in experimental studies were produced at specified fixed pressing pressure (force) and sintering temperature. The density values of produced samples by PM and infiltration method were measured before and after sintering. It is concluded from the experimental results increases density particularly by decreases porosity combining grain related to sintering temperature and time.When the results of hardness were investigated, in the samples which were produced by PM and infiltration methods, an increased hardness determined according to increasing the reinforced ratio.Samples produced by the method of infiltration, on the pin-on disk sliding speed 1 m/s , wear testing was performed with a 30 N load and 1500 meters scrolling distance. Wear ratios determined as weight loss at all of the samples.Considering the studies conducted, according to increasing the reinforced ratio, both in the infiltration process and composite materials produced by powder metallurgy, reinforce/matrix interface interaction and the other parameters were investigated in terms of macro structure and mechanical properties. In order to determine these effects, Optical Microscopy, Scanning Electron Microscopy (SEM) and Energy Dispersive Spectrometer (EDS) were used.