SKP tekniği ile Al5083 malzeme yüzeyine ZrB2 ve SiC takviyeli hibrit yüzey kompozit üretimi ve SKK ile kaynaklanabilirliğinin araştırılması
Production of ZrB2 and SiC reinforced hybrid surface composite on Al5083 material surface with FSP technique and investigation of weldability by FSW
Yazar: NİHAT KAYA
Danışman: PROF. DR. CEMİL ÇETİNKAYA ; DR. ÖĞR. ÜYESİ HAKAN ADA
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, sürtünme karıştırma prosesi ile Al5083 matrisli SiC ve ZrB2 seramik partikül takviyeli hibrit yüzey kompozitler üretilerek sürtünme karıştırma kaynak yöntemi ile kaynaklanabilirliği araştırılmıştır. Birbiri ile bağlantılı dört aşamadan oluşan bu çalışmanın birinci aşamasında sürtünme karıştırma prosesi ile SiC takviyeli yüzey kompozit üretmek için farklı parametreler kullanılmış ve optimum parametreler belirlenmiştir. İkinci aşamada, birinci aşamada belirlenen optimum parametreler kullanılarak SiC ve ZrB2 takviye partikülleri farklı teorik hacim oranlarında üretilmiş ve ideal teorik hacim oranları belirlenmiştir. Üçüncü aşamada, birinci aşamadan elde edilen optimum parametreler ve ikinci aşamada belirlenen ideal teorik hacim oranları kullanılarak farklı hibrit karışım oranlarında ZrB2 ve SiC takviyeli hibrit yüzey kompozitler üretilerek ideal hibrit karışım oranı tespit edilmiştir. Çalışmanın dördüncü aşamasında ise, üçüncü aşamada belirlenen ideal hibrit karışım oranında hibrit yüzey kompozitler üretilip farklı parametreler kullanılarak sürtünme karıştırma kaynağı ile birleştirilmiş ve optimum sürtünme karıştırma kaynak parametreleri belirlenmiştir. Her aşamada üretilen numunelere makro ve mikroyapı karakterizasyonu için optik mikroskop, taramalı elektron mikroskobu, enerji dağılımı spektrometresi ve X ışını difraktometresi analizleri, mekanik karakterizasyon için ise sertlik ölçümleri ile çekme, eğme ve aşınma testleri yapılmıştır. Yapılan tüm test ve analizler sonucunda birinci aşamada optimum yüzey kompozit üretim parametreleri 900 dev/dk takım dönüş hızı ile 8000 N eksenel yük, ikinci aşamada ideal teorik hacim oranları SiC için %15 ile ZrB2 için %5, üçüncü aşamada ideal hibrit karışım oranı %3 ZrB2 - %12 SiC ve dördüncü aşamada optimum sürtünme karıştırma kaynak parametreleri 1120 dev/dk takım dönüş hızı ile 40 mm/dk ilerleme hızı olarak tespit edilmiştir.

Abstract:
In this study, SiC and ZrB2 ceramic particle reinforced hybrid surface composites with Al5083 matrix were produced by friction stir processing and weldability was investigated by friction stir welding method. In the first stage of this study, which consists of four interrelated stages, different parameters were used to produce SiC reinforced surface composites by friction stir processing and optimum parameters were determined. In the second stage, SiC and ZrB2 reinforcement particles were produced at different theoretical volume fractions using the optimum parameters determined in the first stage and the ideal theoretical volume fractions were determined. In the third stage, ZrB2 and SiC reinforced hybrid surface composites were produced at different hybrid mixing ratios using the optimum parameters obtained from the first stage and the ideal theoretical volume fractions determined in the second stage and the ideal hybrid mixing ratio was determined. In the fourth stage of the study, hybrid surface composites were produced at the ideal hybrid mixture ratio determined in the third stage and joined by friction stir welding using different parameters and the optimum friction stir welding parameters were determined. The samples produced at each stage were subjected to optical microscope, scanning electron microscope, energy dispersive spectrometry and X-ray diffractometer analysis for macro and microstructure characterisation, and hardness measurements and tensile, bending and wear tests for mechanical characterisation. As a result of all tests and analyses, the optimum surface composite production parameters were determined as 900 rpm tool rotation speed and 8000 N axial load in the first stage, the ideal theoretical volume fractions of 15% for SiC and 5% for ZrB2 in the second stage, the ideal hybrid mixture ratio of 3% ZrB2 - 12% SiC in the third stage and the optimum friction stir welding parameters were determined as 1120 rpm tool rotation speed and 40 mm/min feed rate in the fourth stage.