Metal matriksli kompozitlerin sıkıştırmalı döküm yöntemi ile üretimi
Fabrication of metal matrix composites by squeeze cast technique
Yazar: ÇAĞRI TEKMEN
Danışman: PROF. DR. ÜMİT CÖCEN
Dokuz Eylül Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Malzeme Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2006
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Islanabilirlik = Wettability ; Metal matrisli kompozitler = Metal matrix composites

Özet:
Günümüzde sürekli gelişen teknoloji yeni mühendislik malzemelerinin geliştirilmesini vekullanımınıgerekli hale getirmektedir. Metal matriksli kompozitler (MMK), bu gereksinimikarşılamak üzere aday malzemeler arasında üstün mühendislik özellikleriyle öne çıkmaktadır.Bu nedenle, MMK'lerin özelliklerinin ve üretim yöntemlerinin geliştirilmesi malzememühendisliğinin artarak ilgisini çekmektedir.Bu çalışmada, Al?%7Si?%0.7Mg matriksli ve akımsız nikel kaplanmışhacimce %20oranında ve ortalama 15?m boyutlu SiC partikül takviyeli metal matriksli kompozitsıkıştırmalıdöküm yöntemi ile üretilmiştir. Bunun yanısıra, SiC altlık ve partiküllerioksidasyon, sol-jel ve akımsız nikel yöntemleri ile sırasıyla SiO2, TiO2 ve Ni ile kaplanarakıslanabilirlik özellikleri araştırılmıştır. Ayrıca, TiO2 kaplamaya Cu, Fe veya Ni ilave edilerekıslanabilirliğe etkisi incelenmiştir. SiO2 ve TiO2 kaplamaya göre, SiC altlıkların Ni ilekaplanmasııslanabilirliği önemli ölçüde artırmıştır. Bunun yanısıra, TiO2 kaplamaya Feilavesinin bir etkisi görülmezken Cu veya Ni ilavesi ıslanabilirliği azaltmıştır. Üretilenkompozitin mikroyapı, arayüzey ve mekanik özellikleri incelenmiştir. Mikroyapısalincelemeler neticesinde üretilen kompozitte SiC partiküllerinin genelde homojen dağıldığıvematriks fazının porozitesiz ve dentritik yapıda olduğu gözlenmiştir. Arayüzeyde yapılanincelemelerde ise, akımsız nikel kaplamanın matriks/takviye fazıarayüzeyinde koruyucu birtabaka görevi yapıp Al4C3 fazının oluşmasına engel olduğu belirlenmiştir. Üretilenkompozitin çekme mukavemeti, akma mukavemeti ve uzama değerleri sırasıyla 161 MPa, 133MPa ve %2.34 olarak bulunmuştur. Ayrıca, kırık yüzeyi incelemeleri neticesinde kompozitmalzemede kırılmanın matriks fazının sünek ve SiC partiküllerinin gevrek kırılmasışeklindegerçekleştiği gözlenmiştir.

Abstract:
The need for new engineering materials with the advancement of modern technologyhad led to the development and use of new materials. Metal matrix composites are candidatematerials to meet the necessity with their superior properties. Because of this, improving theproperties and processing methods of metal matrix composites have been the subject of muchattention for materials engineering.In this study, composite of an Al?7%Si?0.7%Mg based matrix alloy reinforced with 20vol.% of electroless nickel coated SiC particles with an average size of 15?m was producedby squeeze casting technique. In addition, SiC substrate and particles were coated byoxidation, sol-gel and electroless nickel coating methods to obtain a SiO2, TiO2 and Nicoating, respectively. Also, an investigation has been carried out on the effect of doping TiO2with Cu, Fe or Ni on the wettability. A considerable improvement in wettability has beenobserved with Ni coated SiC substrates compared to SiO2 and TiO2 coatings. However,wettability results indicate that while doping TiO2 with Fe has not an effect, Cu and Ni reducethe wettability. The microstructural, interfacial and mechanical properties of the producedcomposite have been investigated. The evaluation of microstructure show that, SiC particledistribution is homogenous in general and the matrix phase exhibit a pore-free and dentriticstructure. Interfacial examinations indicate that electroless nickel coating has not degradedduring the fabrication process and prevent the formation of Al4C3. Ultimate tensile strength,yield strength and elongation of the produced composite was found to be 161 MPa, 133 MPaand 2,34% respectively. Also, fractography observations demonstrate that the failure occurredas a ductile fracture of the matrix alloy and brittle fracture of SiC particles.