7XXX serisi alüminyum alaşımlı kompozit malzemelerin üretim ve karakterizasyonlarının incelenmesi
Investigation of production and characterization of 7XXX series aluminum alloy composite materials
Yazar: FİGEN KÖKLÜ
Danışman: DOÇ. DR. VEYSEL ERTURUN
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Sivil Havacılık Ana Bilim Dalı / Sivil Havacılık Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Havacılık ve Uzay Mühendisliği = Aeronautical Engineering ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Sivil Havacılık = Civil Aviation

Özet:
Gelişen endüstri ile teknoloji, şehirleşme ve nüfus artışı alüminyum kullanımının artmasına neden olmaktadır. Alüminyumun hafif, sağlam, verimli, uzun ömürlü ve daha ekonomik olması tercih sebebidir.
Birçok farklı metal alaşımının mekanik özelliklerinin çeşitli seramik fazlarla iyileştirilebildiği metal matrisli kompozitler ileri mühendislik malzemelerindendir. Birçok teknikle üretilebilen metal matrisli kompozitler de toz metalurjisi yönteminde takviye elemanı olarak genellikle silisyum karbür, bor karbür, alüminyum oksit, matris malzemesi olarak alüminyum, bakır, nikel ve titanyum esaslı alaşımlar tercih edilmektedir. Üretimde kullanılan farklı teknikler üstün özellikli malzemelerin daha düşük maliyetlerle elde edilebilmesine imkân tanımaktadır.
Alüminyum matrisli kompozit malzemelerin üretim problemlerinin başında üretim ve bakım maliyetleri gelmektedir. Mekanik alaşımlama işlemi ile hem alaşımlama hem de kompozit malzeme üretimi eş zamanlı yapılabilmektedir. Bu çalışmada bilyeli öğütme ve mekanik alaşımlama yöntemleriyle ileri malzeme elde edilmesi amaçlanmıştır. Al malzemenin özelliklerini iyileştirebilmek amacıyla Zn, Cu, Si elementleri, ağırlığı minimize etmek amacıyla grafen ve kompozit oluşturma özelliği iyi olan SiC seramik tozları eklenmiş, spex tipi bir karıştırıcı kullanılarak tozlar alaşımlandırılmıştır. Alaşımlandırılan tozlar sinterlenerek kompozit yapı elde edilmiştir. Elde edilen alüminyum matrisli kompozit yapıda kristal boyutların küçültülmesi, kafes gerinmelerinin artırılarak daha sert ve basma mukavemeti yüksek malzeme elde edilmesi hedeflenmiştir.
Yapılan XRD analizi ile alaşımlama süresi ve Zn miktarı arttıkça numunelerde alaşımlama meydana geldiği görülmüştür. EDS analizi sonuçları da XRD analizi sonuçlarını desteklemektedir. Sinterlenmiş numunelerin mikrosertlik değerlerinin alaşımlanma süresi ve çinko miktarının artması ile arttığı tespit edilmiştir.

Abstract:
With the developing industry, technology, urbanization and population growth, the use of aluminum is increasing. Aluminum is preferred because it is light, strong, efficient, long-lasting and more economical.
Metal matrix composites, in which the mechanical properties of many different metal alloys can be improved with various ceramic phases, are among the advanced engineering materials. In metal matrix composites, which can be produced with many techniques, silicon carbide, boron carbide, aluminum oxide are generally preferred as reinforcement elements in the powder metallurgy method, and aluminum, copper, nickel and titanium-based alloys are preferred as matrix materials. Different techniques used in production allow superior materials to be obtained at lower costs.
Production and maintenance costs are the main production problems of aluminum matrix composite materials. With the mechanical alloying process, both alloying and composite material production can be done simultaneously. In this study, it is aimed to obtain advanced materials with ball milling and mechanical alloying methods. In order to improve the properties of the Al material, Zn, Cu, Si elements, graphene to minimize the weight and SiC ceramic powders with good composite forming properties were added, and the powders were alloyed using a spex type mixer. The alloyed powders were sintered to obtain a composite structure. In the obtained aluminum matrix composite structure, it was aimed to reduce the crystal sizes, increase the lattice strains and obtain a harder material with high compressive strength.
It was observed with the XRD analysis that alloying occurred in the samples as the alloying time and Zn amount increased. The EDS analysis results also support the XRD analysis results. It was determined that the microhardness values of the sintered samples increased with the increase in the alloying time and zinc amount.