Al matrisli SiC takviyeli fonksiyonel derecelendirilmiş kompozit malzeme üretimine alçak basınçlı döküm parametrelerinin etkileri
Effects of low pressure casting parameters on al matrix SiC reinforced functionally graded composite production
Yazar: OĞUZHAN BAYRAM
Danışman: DOÇ. DR. HASAN HASIRCI
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Bu çalışmada; alüminyum matrisli gözenekli silisyum karbür (SiC) preform takviyeli fonksiyonel derecelendirilmiş kompozit malzeme fonksiyonel derecelendirilmiş malzeme üretilmiştir. Malzemelerin yarısı geleneksel döküm ve diğer yarısı yerçekimi yönünde vakum destekli döküm yöntemleriyle kil bağlayıcılı yaş kum kalıplara 650 ve 700ºC'de dökülerek üretilmiştir. Vakum destekli dökümde 600 mmHg vakum uygulanmıştır. Takviye bileşeni olarak gözenek yoğunluğu 10 ve 30 ppi olan gözenekli SiC preform, döküm parçanın yarısını oluşturacak ölçülerde kullanılmıştır. Ayrıca aynı üretim şartlarında takviyesiz alüminyum alaşımları da dökülerek FDM'ler ile mekanik özellikleri karşılaştırılmıştır. Her bir malzeme 2 parça halinde üretilmiştir ve her 2 parçadan birine sabit şartlarda T6 yaşlandırma ısıl işlemi uygulanmıştır. Yüksek döküm sıcaklığı ve vakum desteği, FDM'lerin üretilebilme özelliğini artırmıştır. Isıl işlem ve değişen üretim şartları, kompozitlerin matris-takviye ara yüzeyinde belirgin fark oluşturmamıştır. Takviyesiz alüminyum ve FDM matris alüminyumlarındaki sertlik, vakum desteği ve ısıl işlemin etkisiyle artmıştır ve en sert malzeme grubu takviyesiz alüminyumdur. Vakum desteği ve ısıl işlemin etkisiyle bütün malzemelerin eğme ve basma dayanımı artmıştır ancak takviyesiz alüminyumların dayanımları belirgin olarak daha yüksektir. Eğme ve basma testlerindeki % deformasyon oranları da takviyesiz alüminyumlarda daha yüksektir. FDM'lerde 30 ppi takviyeli malzemelerin eğme dayanım daha yüksektir fakat basma dayanım 10 ppi takviyeli malzemelerde daha yüksektir.

Abstract:
In this study, aluminum matrix porous silicon carbide (SiC) preform reinforced functional graded composite material was produced. Half of the materials were produced by conventional casting and the other half were produced by vacuum assisted casting methods in the direction of gravity by casting into clay-binded green sand molds at 650ºC and 700ºC. A vacuum of 600 mmHg was applied in vacuum assisted casting. A porous SiC preform with porous densities of 10 and 30 ppi was used as reinforcement ingredient, in sizes to form half of the cast part. In addition, non-reinforced aluminum alloys were cast under the same production conditions and their mechanical properties were compared with FDMs. Each material was produced in 2 parts and T6 aging heat treatment was applied to one of each 2 parts under constant conditions. High casting temperature and vacuum assistance have increased the production capability of FDMs. Heat treatment and changing production conditions weren't explicit difference in the matrix-reinforcement interface of the composites. Hardness in non-reinforced aluminum and FDM matrix aluminum have increased with the effect of vacuum assistance and heat treatment and the hardest material group is non-reinforced aluminum. With the effect of vacuum assistance and heat treatment, the bending and compression strength of all materials have increased, but the strength of non-reinforced aluminum is explicitly higher. The % deformation rates in bending and compression tests are also higher in non-reinforced aluminum. In FDMs, 30 ppi reinforced materials have higher bending strength, but compressive strength is higher in 10 ppi reinforced materials.