Magnezyum matrisli B4C takviyeli kompozit malzeme üretimi
Production of B4C particle reinforced magnesium matrix composites
Yazar: ÜMMÜGÜL ÇAVUŞOĞLU
Danışman: YRD. DOÇ. DR. IŞIL KERTİ ; DR. FATİH TOPTAN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Bu çalışmanın amacı AZ91 alaşımı matrisli ve B4C partikül takviyeli kompozitlerin karıştırmalı döküm yöntemiyle üretimi, üretilen kompozitlerin mekanik özelliklerinin ve mekanik özelliklerin takviye hacim oranı ile değişiminin incelenmesidir. Bu amaç doğrultusunda B4C partikülleri, 750oC'ta vorteks yardımıyla sıvı metale argon gazı atmosferinde ilave edilerek kompozitler üretilmiş, kompozitlerin mikroyapısal, kimyasal ve mekanik özellikleri incelenmiştir.Partikül hacim oranının mikroyapı ve özelliklere etkisini incelemek için nominal hacim oranı %5 ve %10 olan kompozitler üretilmiştir. Üretilen kompozitlerin mikroyapıları ve matris/takviye arayüzeyleri optik mikroskop (OM), enerji dağılımlı spektroskopi analiz üniteli (EDS) tarama elektron mikroskobu (SEM) ve X-ışınları difraktometresi (XRD) ile karakterize edilmiştir. Kompozit numunelerin mekanik özelliklerini belirlemek amacıyla makro ve mikro sertlik testleri ve basma testleri gerçekleştirilmiştir.Deneysel çalışmalar sonucu üretilen kompozitlerin, üretim sırasında matris/takviye arayüzeyinde in-situ olarak oluşan ve genel olarak Mn-C bileşikleri ihtiva eden reaksiyon tabakasına bağlı olarak nispeten homojen partikül dağılımı ve nispeten yüksek partikül ilave verimine sahip olduğu görülmüştür. Üretilen kompozit malzemelerin sertliğinin artan takviye oranı ile arttığı gözlemlenmiştir. Basma mukavemetinde ise %5 takviyeli kompozitte takviyesiz alaşıma göre önemli bir değişiklik görülmezken %10 takviyeli kompozitte takviyesiz alaşıma göre yaklaşık %10'luk bir artış kaydedilmiştir. Mekanik özelliklerdeki artışın, kompozitlerdeki porozite miktarları sebebiyle sınırlı ölçüde gerçekleştiği düşünülmektedir.

Abstract:
The aim of this study was to produce B4C particle reinforced AZ91 matrix alloy composites by using stir casting method; and to investigate mechanical properties of produced composites and mechanical properties with varying volume fraction of B4C reinforcement. For this purpose, composites were produced at 750°C by adding B4C particles in melt matrix liquid with the help of the vortex under argon gas atmosphere. The microstructural, chemical, and mechanical properties of composites were investigated.To investigate the effect of the volume ratio of the particle to structure and mechanical properties of the composite, 5% and 10% of the nominal volume of the composites were produced. Microstructure and matrix/reinforcement interfaces of produced composites were have been characterized using optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM) equipped with energy dispersive spectroscopy analysis (EDS) and X-ray diffraction (XRD). In order to determine the mechanical properties of the composite samples, macro and micro-hardness tests and compression tests were performed.It was found from the experimental studies that as-produced samples presented relatively uniform particle distribution and a relatively higher particle addition yields, mainly due to the formation of a Mn-C rich in-situ reaction layer on the matrix/reinforcement interface. Furthermore, increase in particle volume fraction lead to an increase in hardness in Mg-B4C composites. On the other hand, no significant difference were found on the compressive strength values between the unreinforced alloy and the 5% B4C reinforced composites. However, compressive strength was increased approx. 10% on the 10% B4C reinforced composites. It has been thought that the increase in mechanical properties was limited by the porosity.