Alümina takviyeli Al-Fe-V-Si kompozitlerinin reolojik özelliklerinin ve toz enjeksiyon ile kalıplanabilirlik parametrelerinin araştırılması
Investigation of moldability parameters of powder injection molded Al-Fe-V-Si composites by adding alumina
Yazar: EFTAL TURAN
Danışman: DOÇ. DR. İBRAHİM USLAN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışmada Al-8,5Fe-1,3V-1,7Si (8009 Al) karışımı tozlar enjeksiyon yöntemiyle kalıplanmıştır. Bu tozlara ayrıca %5, %10, %15 oranlarında alümina takviyesi ile kalıplama yapılmıştır. Bağlayıcı olarak ağırlıkça %65 PEG8000 (polietilenglikol) + %30 PP (polipropilen) + %5 SA (stearik asit) kullanılmıştır. Reoloji çalışmaları en iyi toz/bağlayıcı oranlarının hacimsel olarak alümina takviyesi olmayan ve %5 alümina takviyeli besleme stokları için %63 / %37, %10 alümina takviyeli besleme stoğu için %62 / %38 ve %15 alümina takviyeli besleme stoğu için ise %61 / %39 olduğunu göstermiştir.Bu oranlara göre hazırlanan besleme stokları toz enjeksiyon yöntemi ile kalıplanmıştır. Kalıplananan numunelere çözücü ve ısıl bağlayıcı giderme (ön sinterleme) işlemleri uygulanmıştır.Sinterleme işlemi 640°C sıcaklıkta yapılmıştır. Sinterleme ortamı olarak %5 hidrojen + %95 argondan oluşan karışım gaz kullanılmıştır. Ancak, sinterleme işlemi sonucunda yoğunlaşma olmamış ve yüzeyde oksitlenme meydana gelmiştir. Bunun üzerine PEG8000 yerine ana bağlayıcı olarak carnauba mumu ile yeni numuneler üretilmiştir. Bağlayıcı oranları %50 carnauba mumu + %45PP + %5SA olarak belirlenmiştir. Üretilen numunelerin bağlayıcıları karışım gaz + vakum ortamında ısıl yolla giderilmiş ve numuneler aynı ortamda sinterlenmiştir. Bu numunelerde dayanım PEG8000 ile üretilen numunelere göre bir miktar artmıştır. Ancak elektron mikroskop çalışmalarında, carnauba bağlayıcısı ile üretilen numunelerde de tozların birbirine sinterlenmediği görülmüştür.

Abstract:
In this study, the Al-8.5 Fe-1.3V-1.7Si (8009 Al) mixed powders have been molded by powder injection molding (PIM) method. Besides, 5%, 10% and 15% alumina has been added to this mixture. 65% PEG8000 (polyethylene glycol) + 30%PP (polypropylene) + 5%SA (steatite acid) in weight has been used as the binder. The rheology tests have shown that, the optimum powder / binder ratio is 63%/37% in volume for 0% and 5% added alumina powders, whereas; 62%/38% and 61%/39% are the optimum values for the 10% and 15% alumina powders added to mixtures respectively.The feedstocks have been prepared using these ratios, and then the PIM has been applied. The molded samples have been applied to remove thermal binders and solvents (pre-sintering).The sintering has been applied at 640°C. A mixed gas (5% hydrogen+95% argon) has been used as the sintering atmosphere. But, the sintering process could not have been achieved successfully due to occurring oxides on the surfaces of the specimens, therefore densification has not been observed. Hence, carnauba wax has been preferred instead of the PEG8000 as the binder thus; the new samples have been prepared. 50% carnauba wax+ 45%PP + 5%SA has been considered as the new binder. Debinding has been applied under gas + vacuum conditions then, the sintering has been conducted using the same conditions with the previous experiments. Strength of the new specimens showed a slight increase considering the samples by the PEG8000 binder. Even though there is an increase on the strength, SEM analysis showed that there has not been any sintering between the powders which has been molded by the carnauba wax binder.