Fonksiyonel derecelendirilmiş Al2024/SiC kompozitlerinin üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of functionally graded Al2024/SiC composites prepared by powder metallurgy techniques.
Yazar: FATİH ERDEMİR
Danışman: DOÇ. DR. AYKUT ÇANAKÇI
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Bu çalışmada toz metalurjisi yöntemi kullanılarak fonksiyonel derecelendirilmiş(FD) Al2024/SiC
kompozit malzemeler üretildi. X ışını difraksiyonu, ve taramalı elektron mikroskobu analizleri
(SEM) Al4C3, CuAl2, ve CuMgAl2 fazlarına ek olarak Al ve SiC fazlarının iç yapıda baskın
olduğunu gösterdi. En yüksek eğilme dayanımı (1400 MPa) iki tabakalı ve üst tabakası Al2024/
%40SiC kompozit olan FDM‟de elde edildi. Kompozitlerin mikrosertlik değerlerinde ve porozite
miktarlarındaki değişimlerin, metaller arası bileşik ve SiC miktarı ile ilişkili olduğu tespit edildi. Mikrosertlik değerlerinde ve metallerarası bileşik oluşumundaki artış mekanik özelliklerde
değişime neden oldu. Al2024 alaşımı Al2024/SiC kompozitlerinden daha iyi darbe direncine sahip
olduğu tespit edildi. Al4C3, CuAl2, ve CuMgAl2 faz miktarlarının darbe direncini etkileyen önemli
etken olduğu bulundu. Kompozitlerin korozyon davranışları %3,5 NaCl çözeltisinde elektrokimyasal korozyon testleri ile belirlendi. En düşük korozyon hızı iki tabakalı ve üst tabakası Al2024/%50SiC kompozit olan FDM‟de elde edildi. Kompozitlerin aşınma davranışlarını belirlenmek için ball on disc aşınma deney düzeneği kullanıldı. Yük miktarı 15 N'dan 20 N'a çıkması, Al2024 alaşımının aşınma miktarının artması ile sonuçlandı. En düşük aşınma miktarı Al2024/%40SiC kompozitinde elde edildi.

Abstract:
In this study, functionally graded Al2024/SiC composites (FGMs) were produced by powder
metallurgy method. X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) with
energy-dispersive x-ray spectroscopy (EDX) analyses indicated that Al and SiC were dominant
components as well as others such as Al4C3, CuAl2, and CuMgAl2. A maximum bending strength
of 1400 MPa was obtained for two layered FGMs which contained with 40 wt. % SiC on top layer.
A decrease in microhardness and changes in porozity content were discussed in relation to the SiC
content and the intermetallics formations. The results show that the increase in microhardness
values and intermetallic formation play a major role on the improvement of mechanical properties
of the composites. Al2024 alloy exhibited better toughness compared to those obtained from
Al2024/SiC composites. The corrosion performances of composites were evaluated by
potentiodynamic polarization scans in 3.5 % NaCl solution. Corrosion experiments shows that
corrosion rate (1,109 mpy) of two layered FGMs which containing 50 wt. % SiC were much higher
than Al2024 matrix (2,569 mpy) and Al2024/50 wt.% SiC composite (2,201mpy). Mechanical
properties of these composites were evaluated by microhardness measurements and ball-on-disc
wear tests. As the applied load change from 15 to 20 N, the wear rates of the Al2024 increased
significantly and wear mechanism transformed from mild to severe wear regime. It has been shown
that Al2024/40wt.% SiC composite has lower wear rate where adhesive and abrasive wear
mechanisms play a major role.