Alüminyum matrisli B4C parçacık takviyeli kompozitlerin toz metalurjisi yöntemiyle üretimi ve mekanik özelliklerinin incelenmesi
The production of aluminium matrix-B4C particle reinforced composites by powder metallurgy method and investigation of their mechanical properties
Yazar: CİHAD NAZİK
Danışman: PROF. DR. NECMETTİN TARAKÇIOĞLU
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Alüminyum matrisli kompozitler = Aluminum matrix composites ; Metal matrisli kompozitler = Metal matrix composites ; Toz metalurjisi = Powder metallurgy

Özet:
Bu çalışmaya; gaz atomizasyonu yöntemiyle ortalama tane boyutu 44 µm olan AA7075 metal tozu üretilerek başlanmıştır. Daha sonra toz metalurjisi üretim yöntemlerinden olan mekanik alaşımlama yöntemi ile AA7075 metal matrisi içerisine; (ortalama tane boyutu 49,5 µm olan) B4C parçacık takviyeleri; %5, %10, %15 ve %20 oranlarında katılarak kompozit toz karışımları hazırlanmıştır. Bu karışımlar farklı öğütme sürelerinde ( 8 saate kadar),  planetary tipi yüksek enerjili bilyeli öğütücüde öğütülmüştür. Öğütülen bu tozlardan; 550 oC de ve (650 Mpa önyükleme olmak üzere) 500MPa basınç altında sıcak presleme yöntemi ile kompozit malzemeler üretilmiştir.  Öğütmeden sonra toz karışımlarının fiziksel ve kimyasal özellikleri; Taramalı elektron mikroskobu(SEM) ve X ışınları kırınımı(XRD) deneyi ile araştırılmıştır. Yapılan SEM analizlerinde; mekanik alaşımlama yöntemi ile B4C parçacıklarının 4 saatten sonra AA7075 matris içerisine homojen olarak dağıldığı görülmüştür. Üretilen tozların sertliklerine, mikrosertlik cihazında bakılmıştır. Tozların sertlikleri; artan öğütme süresi ve takviye oranı ile artmıştır. Üretilen kompozit malzemelerin mikroyapı özelliklerinin belirlenmesi amacıyla SEM analizleri ve mekanik özelliklerinin belirlenmesi amacıyla çekme deneyi ve sertlik deneyi yapılmıştır. Yapılan deneyler sonucunda çekme mukavemetinin 1 saate kadar arttığı ve daha sonra azaldığı görülmüştür. En yüksek çekme mukavemeti 1 saat öğütülmüş ve  %10 B4C takviyeli kompozit malzemede elde edilmiştir. Sertliğin ise artan takviye oranı ve öğütme saati ile arttığı gözlemlenmiştir. Sonuç olarak; üretilen kompozit malzemelerin mekanik özelliklerine bakıldığında, öğütme zamanı, takviye oranı, matris ile takviye malzemesinin tane boyutlarının birbirine yakınlığı gibi faktörler 7075 alaşım malzemesinin çekme mukavemetini yaklaşık % 40, sertlik değerini yaklaşık % 600 arttırmıştır.

Abstract:
In this study,firstly, AA7075 metal powder which average particle size 44 µm were manufactured by using gas atomization method. Thereafter with mechanical alloying method which powder metallurgy manufacturing methods, different amounts of B4C particle reinforcements (%5, %10, %15 and %20 ) that average particle size of 49.5µm by participating into AA7075 metal matrix, composite powder mixtures were prepared.They were milled for different times (0 h from to 8 h) in a high energy planetary ball mill. From these milled powders; 550 oC and (650 Mpa = pre-loading ) under pressure 500MPa, composite materials produced by the method of hot pressing. Physical and chemical properties of powder mixtures after milling, with scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD) experiment was investigated. In SEM analysis, after 4 hours with mechanical alloying method, B4C particles into the matrix of AA7075 that homogenously distributed was seen. Produced powders hardness , examined in micro-hardness tester. Hardness of powders increased with increasing milling time and the rate of reinforcement. In order to determine produced composite material's microstructural properties SEM analysis and determine mechanical properties, tensile test and hardness test was practiced. As a result of the experiments, the tensile strength increased to 1 hour and then decreased.The highest tensile strength was obtained 1h and 10% B4C reinforced composite material was obtained. Additionally, increased rate of reinforcement and with grinding time rigidity of composite materials rised as a consequeance, Looking at the characteristics of composite materials are produced, milling time, amount of reinforcements and closeness of each other the particle size of the matrix with reinforced material increased pure material of tensile strength at the rate of  about % 40 and hardness value by % 600.