Farklı yöntemlerle Al-Ni tozlarından Al3Ni intermetalik bileşiklerin üretilebilirliğinin araştırılması
Investigating the producibility of Al3Ni intermetallic compounds from Al-Ni powders by different methods
Yazar: ÜMİT DEMİR
Danışman: PROF. DR. AHMET GÜRAL
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metal Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Düşük yoğunluk ve düşük üretim maliyetlerinden dolayı mühendislik malzemeleri arasında en çok tercih edilen alüminyum ve alaşımları, endüstriyel alanda en yaygın kullanılan mühendislik malzemeleri arasında yer almaktadır. Alüminyumun mekanik özelliklerinin geliştirilmesi için ise çok farklı malzeme üretim yöntemleri tercih edilebilmektedir. Bu üretim yöntemlerinin başında ise toz metalurjisi yöntemi gelmektedir. Üstün mekanik özelliklere sahip malzemelerin üretimine imkân sağlayabilen eşit kanal açısal presleme (EKAP) yöntemi ile üretilen malzemede tane inceltme işlemi uygulanabilmektedir. Bu çalışmada, yüksek saflıktaki alüminyum ve nikel tozları kullanılarak sinterleme sıcaklığının altında yeniden kristalleşmeye meydan vermeden EKAP yöntemiyle ince taneli yapı elde edilmiştir. Böylece yüksek yoğunluklu malzeme üretmenin yanı sıra EKAP işlemi esnasında meydana gelen aşırı plastik deformasyonun etkisi ile yapı içerisinde Al3Ni intermetalik bileşikler oluşturmak ve buna EKAP'ın etkisini araştırmak istenmektedir. Bu amaç doğrultusunda alüminyum matris içerisine ağırlıkça %5-6-7 ve 10 Ni ilave edilerek 200, 250 ve 300 °C'de EKAP işlemi uygulanmıştır. Ayrıca 500 °C'de 1 ve 5 saat sinterleme işleminin sonucunda elde edilen intermetalik bileşiklerin EKAP işlemi sonucu etkileri araştırılmıştır. Üretilen numunelerin sertlik ve yoğunluk ölçümleri alındıktan sonra mikroyapısal karakterizasyonları için taramalı elektron mikroskobu (SEM) görüntüleri alınmıştır. Ayrıca numunelerin tane boyutu ve tane sınırı açısı ölçümleri için electron back scatter diffraction (EBSD) görüntüleri elde edilmiştir. Malzeme içerisindeki intermetalik oluşumları incelemek için DTA-DSC, TG ve XRD analizleri yapılmıştır.

Abstract:
Aluminum and its alloys, which are the most preferred ones among engineering materials due to their low density and low manufacturing cost are at the forefront of metals and alloys used in the industrial field. In order to improve the mechanical properties of aluminum, very different material production methods can be preferred. Powder metallurgy method comes at the top of these production methods. The grain refinement process can be applied to materials produced by the Equal Channel Angular Pressing (ECAP) method, which enables the production of materials with superior mechanical properties. In this study, by using high purity aluminum and nickel powders fine grained structure was obtained by EKAP method without causing recrystallization below the sintering temperature. Thus, in addition to producing high-density materials, it is desired to create Al3Ni intermetallic compounds in the structure by the effect of excessive plastic deformation during the ECAP process and to investigate the effect of ECAP method. For this purpose, 5-6-7 and 10% Ni were added to the aluminum matrix and the ECAP process was applied at 200, 250 and 300 °C. In addition, the end effect of EKAP treatment of intermetallic compounds obtained as a result of 1 and 5 hour sintering at 500 °C was investigated. After the hardness and density measurements of the samples, scanning electron microscope (SEM) images were taken for the microstructural characterizations. Also, electron back scatter diffraction (EBSD) images were obtained for grain size and grain boundary angle measurements of the samples. DTA-DSC, TG and XRD analyses were carried out to investigate intermetallic formations in the material.