Seramik partikül takviyeli alüminyum kompozit malzeme üretimi /
Yazar: TOLGA COŞKUN
Danışman: DOÇ. DR. MEMDUH KARA
Mersin Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Malzeme üretimi = Material production ; Metal matrisli kompozitler = Metal matrix composites ; Mikrosertlik = Microhardness

Özet:
Son yıllarda, teknoloji gelişimine bağlı olarak üretim sektöründeki gelişmelerle nitelikli malzemelere olan ihtiyaç artmaktadır. İmalat endüstrisindeki gereksinimlerin karşılanması için bilim dünyasında üstün özellikli malzeme üretimi ile ilgili çalışmalar yapılmaktadır. Bu çalışmaların başında gelen kompozitler, mukavemeti ve elastik modülü yüksek, ısıl genleşmesi düşük özelliklerinden dolayı gelişmekte olan teknolojinin önemli unsurlarından birisi haline gelmiştir. Ulaşım endüstrisinde, uzay havacılık sanayisinde ve diğer birçok sanayi dalında ısı dayanımı, kimyasal direnç, rijitlik ve mukavemet konularında yüksek özellik gösteren kompozit malzemeler kullanılmaktadır. Bu çalışmada üretilen kompozit malzemelerde istenilen özelliklerin sağlanabilmesi için matris malzemesi olarak 2014 serisi alüminyum tercih edilmiştir. Takviye malzemesi olarak ise farklı oranlarda bor karbür (%3, %5, %7) ve tungsten karbür (%3, %5, %7) seramik tozları kullanılmıştır. Üretim yöntemi olarak kuma döküm yöntemi tercih edilmiş ve kompozit malzemeler üretilmiştir. Alüminyum malzemesinin ergitme işleminin gerçekleştirilmesi, ergiyen matris malzemesi ile seramik tozlarının karıştırılma işlemin yapılması daha sonra kum kalıba döküm işlemleri gerçekleştirilmiştir. Farklı özelliklere sahip 6 numune elde edilmiş bu numunelerin  kesme kuvveti, çekme deneyi, aşınma deneyi, mikrosertlik testi, mikroskobik incelemeler,  XRD analizi ve SEM incelemesi yapılmıştır. Yapılan kesme kuvveti ölçüm deney düzeneklerinde takviye oranındaki ve ilerleme miktarındaki artışla kuvvet değerlerinin de arttığı ortaya konulmuştur. Çekme deneyinde belirli bir takviye oranına kadar çekme dayanımına etkisi doğrusal bir oranda arttığı daha sonra ise malzeme çeşidine göre düştüğü belirlenmiştir. Aşınma deneyinde ise takviye oranındaki artış ile sertlik artışının doğru oranda olduğu belirlenmiştir. Mikrosertlik testinde artan yüzdesel miktarlarda sertlik değerlerinin de arttığı belirlenmiştir. Yapılan XRD analizinde belirli piklerin oluştuğu görülmüştür. SEM incelemesinde ise seramik tozların belirli bölümlerde homojen bir şekilde takviye sağladığı görülmüştür. Neticede ise takviye edilen seramik tozların kompozit malzeme üretiminde mekanik ve yapısal etkileri görülmüştür.

Abstract:
In recent years, the need for reinforced materials increases with the developments in the production sector due to the development of technology. In order to meet the requirements in the manufacturing industry, studies are being carried out on the production of superior materials in the scientific world. The composites leads these studies have become one of the important elements of developing technology due to their high strength and elastic modulus and low thermal expansion. Composite materials with high properties in terms of heat resistance, chemical resistance, stiffness and strength are widely used in transportation industry, aerospace industry and commercial life. In this study, 2014 series aluminum was preferred as the matrix material in order to investigate the structural and mechanical effects of the composite materials. As reinforcing element, composite materials were obtained by sand casting method in different proportions of boron carbide (3%, 5%, 7%) and tungsten carbide (3%, 5%, 7%) ceramic powders. After the melting process of aluminum material, the mixing of the melting matrix material and the ceramic powders, the casting process was carried out. Following these steps, shear force, tensile test, abrasion test, microhardness test, microscopic examination, XRD analysis and SEM examination were performed. 6 samples with different ratios were obtained and their physical characterization was demonstrated. It has been shown that the force values increase with the increase of the reinforcement ratio and the amount of advance in the shear force measurement test devices. In the tensile test, it was determined that the effect on tensile strength increased to a certain reinforcement ratio in a linear ratio and then decreased according to the type of material. In the abrasion test, it was determined that the increase in reinforcement ratio and the increase in hardness were in the right ratio. It was determined that the hardness values increased with increasing percentage in microhardness test. In the XRD analysis, it was observed that certain peaks were formed. In SEM examination, it was observed that ceramic powders provide homogeneous reinforcement in certain parts. As a result, the mechanical and structural effects of the reinforced ceramic powders in the production of composite materials were observed.