Toz metalurjisi yöntemi ile a356 matrisli hibrit kompozit malzeme üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of a356 matrix hybrid composite materials by powder metallurgy
Yazar: ASLI BAHADIR
Danışman: DOÇ. DR. TANSEL TUNÇAY
Karabük Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, A356 (Al-Si-Mg) toz alaşımı B4C (bor karbür) ve SiC (silisyum karbür) toz karbürleri mekanik alaşımlama metoduyla alaşımlanarak alüminyum matrisli hibrit kompozit malzemeler üretildi. Karbürlerin, A356 alaşımının mekanik özellikleri üzerine etkisi ve hacimce en uygun miktarları araştırıldı. Mekanik alaşımlama, planeter tip mekanik alaşımlama cihazında 4 saat alaşımlama süresi kullanılarak yapıldı. Üretilen hibrit toz malzemeler, 700 MPa basınç altında ön şekillendirildi ve vakumlu sinter fırınında 600°C'de sinterlendi. Hibrit kompozit malzemelerin karakterizasyonunda optik mikroskop (OM), tarama elektron mikroskobu (SEM), X ışını kırınımı analizi (XRD) ve yoğunluk testleri yapıldı. Mekanik özellikleri değerlendirmek için mikro-makro sertlik ve aşınma testleri uygulandı. A356 alaşım, B4C ve SiC seramik takviye fazı ile kompozit ve hibrit kompozit alaşımlar üretilmiştir. A356 alaşımı tozları sünek olmalarından dolayı mekanik alaşımlama esnasında yassı şekle gelmişlerdir. B4Cve SiC seramik takviye fazlarının toz boyutu küçülmüştür. En yüksek bağıl yoğunluk, %7,5 B4 ve SiC takviyeli hibrit kompozit malzemede, en düşük bağıl yoğunluk A356 alaşımda elde edilmiştir. En yüksek mikro ve makro sertlik, %5 B4C ve %10 SiC takviyeli hibrit kompozit malzemede, en düşük mikro ve makro sertlik A356 alaşımında elde edilmiştir.  Aşınma testlerinde 10 ve 20 N yük altında en düşük ağırlık kaybı A356 alaşımında elde edilirken, en çok ağırlık kaybı %7,5 B4C ve SiC takviyeli ve %5 B4C ve %10 SiC hibrit kompozit malzemede gerçekleşmiştir. Bunun sebebinin takviye fazlarının matris ile arayüzey arasındaki seramik fazlarının zayıflığı olduğu düşünülmektedir. OM ve SEM görüntülerinde, B4C takviye fazının SiC takviye fazına göre yapıda homojen bir şekilde dağıldığı belirlenmiştir.

Abstract:
In this study, Aluminum Matrix Hybrid Composite (AMHC) materials were produced by alloying A356 (Al-Si-Mg) powder alloy B4C (boron carbide) and SiC (silicon carbide) powder carbides by mechanical alloying method. The effects of carbides on the mechanical properties of A356 alloy and their optimum amount by volume were investigated. The alloying time of 4 hours was used in the mechanical alloying planetary type mechanical alloying device. The hybrid powder materials produced were performed under 700 MPa pressure and sintered at 600 ° C in a vacuum sinter furnace. Optical microscope (OM), scanning electron microscope (SEM), X-ray diffraction analysis (XRD), density tests were performed in the characterization of hybrid composite materials. Micro-macro hardness and abrasion tests were applied to evaluate the mechanical properties. Composite and hybrid composite alloys were produced with A356 alloy, B4C and SiC ceramic reinforcement phase. Due to the ductility of the A356 alloy powders, they became flat during mechanical alloying. The  
powder size of the B4C and SiC ceramic reinforcement phases was reduced. The highest relative density, 7.5% B4C and SiC reinforced hybrid composite material, the lowest relative density is edged in A356 alloy. The highest micro and macro hardness was obtained in 5% B4C and 10% SiC reinforced hybrid composite material and lowest micro and macro hardness in A356 alloy. In abrasion tests, under 10 and 20 N loads, the lowest weight loss was obtained in A356 alloy, while the highest weight loss was achieved in 7.5% B4C and SiC reinforced and 5% B4C and 10% SiC hybrid composite material. The reason for this is thought to be the weakness of the ceramic reinforcement phases due to the relationship between the matrix and the interface between it. In the OM and SEM images, it was determined that the B4C reinforcement phase was homogeneously distributed in the structure according to the SiC reinforcement phase.