Alüminyum matrisli b4c takviyeli kompozit malzemeden açık hücreli metal köpük üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of open-cell metal foam from aluminum matrix b4c reinforced composite material
Yazar: RABİA ÇINAR DAŞKESEN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ GÜZİDE MELTEM LÜLE ŞENÖZ
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Amaç: Yapılan bu çalışma kapsamında AA7075 alüminyum matrisli B4C takviyeli kompozit malzeme üretimi ve replika yöntemi kullanılarak kompozit köpük metal üretimi amaçlanmıştır.
Yöntem: Farklı alaşımlama sürelerinde (60, 180 ve 300 dakika) ve farklı takviye oranı (%5, 10 ve 15 B4C) için gezegensel tip bilyeli öğütücü kullanılarak ayrı ayrı mekanik alaşımlama işlemi yapılarak kompozit toz üretimi gerçekleştirilmiştir. Bağlayıcı (PVA), dağıtıcı (polikarboksilik asit), kompozit toz karışımı, distile su ve model malzeme olarak poliüretan sünger kullanılarak replika yöntemi ile metal köpük üretimi gerçekleştirilmiştir. Çamur içinden çıkarılan metal köpükler yüzey suyunun uzaklaştırılması için 100C'de 24 saat sıcaklık kontrollü kurutma fırınında kurutulmuştur. Ön fırınlama işlemi gerçekleştirilen örnekler argon gazı ortamında 650C sıcaklıkta 3 saat sinterleme işlemine tabi tutulmuştur. Üretilen her bir numunenin mikroyapı karakterizasyonu, X ışını kırınımı (XRD) analizi, partikül boyut analizi ve taramalı elektron mikroskobu (SEM/EDS) analizleri ile incelenmiştir. Mikro sertlik testleri uygulanarak mekanik davranışları hakkında malzemeler karakterize edilmiştir. 
Bulgular: Uygulama sonucunda elde edilen malzemelerin mikroyapıları incelendiğinde takviye miktarı arttıkça sertlik değerinin arttığı ve yine alaşımlama süresi ile sertlik artışının doğru orantılı olduğu görülmüştür. XRD ve SEM/EDS analizleri sonucunda kompozit toz yapısında mevcut fazın α-Al ve B4C olduğu, köpük metal yapısında ise α-Al, B4C, poliüretan süngerin yapıdan tam olarak uzaklaşmaması sonucu C fazı ve sinterleme prosesinden kaynaklanan Al3BC, AlB2, AlB12C2 ve Al3B48C2 gibi ikincil ve üçüncül fazların oluştuğu gözlemlenmiştir. 
Sonuç: Kompozit yapısına giren takviye elemanın oranının ve farklı alaşımlama sürelerinin üretilen köpük metal malzemenin mekanik özelliklerini değiştirdiği sonucuna ulaşılmıştır. En yüksek sertlik değeri 5 saat boyunca alaşımlanan %15 B4C katkılı AA7075 kompozit malzeme kullanılarak hazırlanan metal köpük ile elde edilmiştir.
Anahtar Kelimeler: Kompozit Metal Köpük, Replika Metodu, Al-Zn-Mg Alaşımı
Haziran 2021, 74 sayfa

Abstract:
Purpose: In this study, it is aimed to produce B4C reinforced composite material with AA7075 aluminum matrix and composite foam metal by using the replica method.
Method: Composite powder was produced separately by using a planetary type ball mill for different alloying times (60, 180 and 300 minutes) and different reinforcement ratio (5, 10 and 15 B4C). Metal foam was produced by replica method using binder (PVA), dispersant (polycarboxylic acid), composite powder mixture, distilled water and polyurethane sponge as model material. Metal foams extracted from the sludge were dried in a temperature controlled drying oven at 100C for 24 hours to remove surface water. The samples, which were pre-fired, were sintered for 3 hours at 650C in argon gas environment. The microstructure characterization of each sample produced was examined by X-ray diffraction (XRD) analysis, particle size analysis and scanning electron microscopy (SEM / EDS) analyzes. Mechanical behavior was characterized by applying micro hardness tests.
Findings: When the microstructures of the materials obtained as a result of the application were examined, it was seen that the hardness value increased as the amount of reinforcement increased and the hardness increase was directly proportional with the alloying time. As a result of XRD and SEM / EDS analyzes, it was observed that the phase present in the composite powder structure was α-Al and B4C. In the foam metal structure, it has been observed that α-Al and B4C phases, the C phase as a result of the polyurethane foam not completely detaching from the structure, and secondary and tertiary phases such as Al3BC, AlB2, AlB12C2 ve Al3B48C2 originating from the sintering process are formed.
Results: It was concluded that the ratio of the reinforcing element in the composite structure and different alloying times changed the mechanical properties of the foam metal material produced. The highest hardness value was obtained with metal foam prepared by using AA7075 composite material with 15% B4C which was alloyed for 5 hours.
Keywords: Composite Metallic Foam, Replica Method, Al-Zn-Mg Alloy
June 2021, 74 pages