Basınçlı infiltrasyon yöntemi ile intermetalik takviyeli alüminyum bazlı kompozitlerin üretimi
Production of intermetallic reinforced aluminum based composites by pressurized infiltration method
Yazar: RAMAZAN YILDIZ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ HÜSEYİN DEMİRTAŞ
Karabük Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Alüminyum kompozitler = Aluminum composites ; Mekanik özellikler = Mechanical properties

Özet:
Alüminyum matrisli kompozitlerinin mukavemetlendirilmesi, matris içine dahil edilen sert faz parçacıkları ile elde edilebilir. Kompozitlerin mukavemetlenmesi, takviye fazının yükü taşıma kabiliyetine ve takviye ilavesinin neden olduğu mikro-yapısal değişikliklere bağlıdır. Mikroyapısal güçlendirme temel olarak dislokasyon çoğaltma, matris bölümleme ve Orowan mekanizmasının güçlendirici etkileriyle ilişkilidir. 
Mukavemetlendirme, takviye fazın hacimce oranını arttırarak ve takviye edici parçacıkların boyutunu azaltarak arttırılabilir. Ek olarak, kompozitlerin güçlendirilmesi, matris ve takviye arasında uygun reaksiyon yoluyla mikroyapısal modifikasyonlar ile sağlanabilir. Bu sebeple matris ve takviye fazı arayüzey ilişkisi önemli bir faktördür. Bu durum kompozitlerin aşınma davranışlarını da etkilemektedir. Genel olarak aşındırıcı ortamlarda, bir kompozitin aşınma davranışı, sahip olduğu sert parçacıkların aşınmaya karşı koyma kabiliyetine bağlıdır. Bununla birlikte ince tanecikli partiküllerde aşınma, takviye partikül başına azaltılmış bir yüke ve buna bağlı olarak aşınma kaybında önemli bir azalmaya neden olur. Bu sebeple partikül boyutu mekanik özelliklerin yanısıra aşınma davranışlarında da önemli bir faktördür.
Bu tezde basınçlı infiltrasyon yöntemi ile hacimce %40 NiAl partikül takviyeli Al matrisli kompozitler üretilmiştir. Takviye malzemesi olarak kullanılan NiAl partiküller ark ergitme yöntemi ile atomca 1:1 oranında üretilip mekanik öğütme yöntemi ile ince partiküller haline getirilmiştir. Sonrasında elek analizi ile farklı boyutlarda sınıflandırılarak kompozit üretiminde kullanılmıştır. Böylece partikül boyutunun kompozit mekanik ve korozif özelliklere etkisi incelenmiştir. Takviye partikül oranını yüksek tutmak ve homojen dağılım sağlamak için basınçlı infiltrasyon yöntemi tercih edilmiştir.
Üretilen kompozitlere metal mikroskobu ve enerji dağılım spektroskopisi (EDS) ilaveli taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile mikroyapı incelemesi yapılmıştır. Uygulanan X ışınları kırınımı (XRD) analizi ile kompozitte oluşan fazlar belirlenmiştir. Oda sıcaklığındaki basma ve sertlik testleri ise kompozitlerin mekanik özelliklerinin belirlenmesini sağlamıştır. Son işlem olarak kompozitlere %3,5 NaCl ortamında potansiyodinamik polarizasyon ve daldırma korozyon testi uygulayarak korozyon davranışları anlaşılmaya çalışılmıştır.
Yapılan incelemeler sonucunda basınçlı infiltrasyon yöntemi ile hacimce %40 NiAl partikül takviyeli kompozitlerin üretilebildiği belirlenmiştir. Bu kompozitler içerisinde en yüksek mekanik ve aşınma mukavemeti en ince partikül dağılımına sahip kompozitte elde edilmiştir. Korozyon testlerinde de mekanik testlerdekine benzer şekilde en yüksek korozyon direnci yine en ince partikül takviyeli kompozitte belirlenmiştir.

Abstract:
Alüminyum matrisli kompozitlerinin mukavemetlendirilmesi, matris içine dahil edilen sert faz parçacıkları ile elde edilebilir. Kompozitlerin mukavemetlenmesi, takviye fazının yükü taşıma kabiliyetine ve takviye ilavesinin neden olduğu mikro-yapısal değişikliklere bağlıdır. Mikroyapısal güçlendirme temel olarak dislokasyon çoğaltma, matris bölümleme ve Orowan mekanizmasının güçlendirici etkileriyle ilişkilidir. 
Mukavemetlendirme, takviye fazın hacimce oranını arttırarak ve takviye edici parçacıkların boyutunu azaltarak arttırılabilir. Ek olarak, kompozitlerin güçlendirilmesi, matris ve takviye arasında uygun reaksiyon yoluyla mikroyapısal modifikasyonlar ile sağlanabilir. Bu sebeple matris ve takviye fazı arayüzey ilişkisi önemli bir faktördür. Bu durum kompozitlerin aşınma davranışlarını da etkilemektedir. Genel olarak aşındırıcı ortamlarda, bir kompozitin aşınma davranışı, sahip olduğu sert parçacıkların aşınmaya karşı koyma kabiliyetine bağlıdır. Bununla birlikte ince tanecikli partiküllerde aşınma, takviye partikül başına azaltılmış bir yüke ve buna bağlı olarak aşınma kaybında önemli bir azalmaya neden olur. Bu sebeple partikül boyutu mekanik özelliklerin yanısıra aşınma davranışlarında da önemli bir faktördür.
Bu tezde basınçlı infiltrasyon yöntemi ile hacimce %40 NiAl partikül takviyeli Al matrisli kompozitler üretilmiştir. Takviye malzemesi olarak kullanılan NiAl partiküller ark ergitme yöntemi ile atomca 1:1 oranında üretilip mekanik öğütme yöntemi ile ince partiküller haline getirilmiştir. Sonrasında elek analizi ile farklı boyutlarda sınıflandırılarak kompozit üretiminde kullanılmıştır. Böylece partikül boyutunun kompozit mekanik ve korozif özelliklere etkisi incelenmiştir. Takviye partikül oranını yüksek tutmak ve homojen dağılım sağlamak için basınçlı infiltrasyon yöntemi tercih edilmiştir.
Üretilen kompozitlere metal mikroskobu ve enerji dağılım spektroskopisi (EDS) ilaveli taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile mikroyapı incelemesi yapılmıştır. Uygulanan X ışınları kırınımı (XRD) analizi ile kompozitte oluşan fazlar belirlenmiştir. Oda sıcaklığındaki basma ve sertlik testleri ise kompozitlerin mekanik özelliklerinin belirlenmesini sağlamıştır. Son işlem olarak kompozitlere %3,5 NaCl ortamında potansiyodinamik polarizasyon ve daldırma korozyon testi uygulayarak korozyon davranışları anlaşılmaya çalışılmıştır.
Yapılan incelemeler sonucunda basınçlı infiltrasyon yöntemi ile hacimce %40 NiAl partikül takviyeli kompozitlerin üretilebildiği belirlenmiştir. Bu kompozitler içerisinde en yüksek mekanik ve aşınma mukavemeti en ince partikül dağılımına sahip kompozitte elde edilmiştir. Korozyon testlerinde de mekanik testlerdekine benzer şekilde en yüksek korozyon direnci yine en ince partikül takviyeli kompozitte belirlenmiştir.