Parçacık takviyeli Al matrisli kompozitlerin yorulma çatlak ilerleme hızı ve yorulma çatlak ilerleme mekanizmaları
Fatigue crack growth rate and fatigue crack growth mechanisms i̇n particle reinforced Al matrix composites
Yazar: EŞREF ÇAKIR
Danışman: YRD. DOÇ. DR. ADEM KARCI
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Sivil Havacılık Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Meteoroloji = Meteorology ; Sivil Havacılık = Civil Aviation

Özet:
Bu çalışmada Al esaslı SiCp takviyeli alüminyum alaşımlı kompozitlerde partikül oranına bağlı olarak yorulma çatlak ilerleme hızının ve mekanizmalarının sabit genlikli yükleme altında belirlenmesi amaçlanmıştır. Alüminyum matrisli seramik parçacık takviyeli kompozitler, ticari Al alaşımları ile karşılaştırıldığında, yüksek spesifik mukavemet, rijitlik, yüksek aşınma direnci, artan sertlik ve bazı koşullarda iyi yorulma direncinden dolayı uçak, uzay araçları ve otomotiv komponentlerinin yapısal parçalarında kullanımı artmaktadır. Bu malzemelerin özellikleri;  matris malzeme ve parçacık özellikleri, parçacık hacim oranı,  boyutu, üretim yöntemi, üretim sonrası uygulanan haddeleme, ekstrüzyon ve ısıl işlemlerden etkilenmektedir. SiCp takviyeli Al matrisli malzemelerin yorulma çatlak ilerleme davranışlarının anlaşılması, mikro-yapı kompozisyonlarının tasarlanması ve optimizasyonu sonucunda bu malzemelerin yorulma çatlak ilerleme dayanımlarının geliştirilmesi hasar toleranslı yapısal parça uygulamarı açısından çok önemlidir. Bu çerçevede literatürde henüz araştırılmakta olan SiCp takviyeli Al matrisli kompozit malzemelerin hasar toleranslı yapısal parçalarda kullanılabilme potansiyeli olmasına rağmen bu alanda kullanımları günümüze kadar sınırlı kalmıştır. 
Çalışma kapsamında yorulma çatlak başlangıç, yorulma çatlak ilerleme mekanizmalarının belirlenmesi ve yorulma dayanımlarının geliştirilmesi öngörülen %5, 10, 15 hacim oranında SiCp takviyeli 2124 Al alaşım kompozit toz metalurjisi (TM) üretim tekniği ile üretilerek ve ekstrüzyon işlemine tabi tutulmuştur. Daha sonra ASTM E647 standartlarına göre yorulma numuneleri ile ASTM E399 standartlarında göre çekme numuneleri üretilmiştir. Üretilen kompozitlerin temel mekanik özelliklerini belirlemek için çekme ve yorulma testleri yapılmıştır. Gerilme oranı R=0,1 alınarak sabit genlikli yorulma testleri gerçekleştirilmiştir. Ayrıca mikro yapı analizleri ile homojen partikül dağılımı, yorulma ve çekme numunelerinin kırık yüzeyleri incelenmiştir
Özellikle uçak yapısal parçaları için bu malzemelerin, hasar tolerans tasarımının bir gereği olarak, yorulma çatlak başlangıcı,  yorulma çatlak ilerleme hızı ve davranışının çok iyi karakterize edilmesi hedeflenmektedir.

Abstract:
The goal of this work is to obtain that based Al reinforced SiCp Al alloy composites under constant load amplitude depending on particle ratio to determine the fatigue crack growth rate and mechanisms. Aluminum matrix ceramic particles reinforced composites, compared with the commercial Al alloys, high specific strength, stiffness, high wear resistance, increased hardness and  due to the good fatigue resistance in some circumstances are increasingly used in aircraft, space vehicle and the structural parts of automotive components. The characteristics of these materials; matrix material and the particle properties, the particle volume fraction, size, manufacturing method, applied after rolling production is affected by extrusion and heat treatment. SiCp reinforced Al matrix understanding of the fatigue crack growth behavior of materials, the design of the micro-structure of the composition and the development of fatigue crack growth resistance of these materials as a result of the optimization is very important in terms of damage tolerant applications of structural parts. In this context, the literature which is still under investigation SiCp reinforced Al matrix composite materials, although the potential for damage tolerant structural parts can be used up to now, their use has been limited in this area. 
Within the scope of the work fatigue crack initiation , determination of fatigue crack growth mechanisms and the development of fatigue strength of predicted % 5, 10, 15 volume percent SiCp reinforced 2124 Al alloy composite with powder metallurgy (TM) production techniques have been producted and to been applied to the extrusion process. Then, according to ASTM E399 standard tensile specimens and fatigue specimens in ASTM E647 standard have been manufactured. Hardness and fatigue tests have been done to determine the basic mechanical properties of the produced composite. Stress ratio R = 0.1 based on constant amplitude fatigue tests have been done fatigue crack growth under cyclic loading tests.  Further, the homogeneous particle distribution and microstructural analysis, fatigue and tensile fracture surfaces of the samples were examined. 
In particular, these materials for aircraft structural parts, as a requirement of damage tolerance design, the fatigue crack initiation, the fatigue crack growth rate and behavior is aimed to be very well characterized