B4C takviyeli ve takviyesiz al esaslı köpürebilir malzemelerin sürtünme karıştırma kaynak yöntemi ile birleştirilmesi ve köpürebilirliğinin araştırılması
Investigation of the foamability and the joinability of al based foamable materials reinforced with or without addition of B4C by friction stir welding
Yazar: ARİF UZUN
Danışman: PROF. DR. MEHMET TÜRKER
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metal Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2014
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering ; Teknik Eğitim = Technical Education

Özet:
Bu çalışmada, toz metalurjisi yöntemi ile köpürebilir metalik malzemeler üretilmiş ve köpürtme öncesi sürtünme karıştırma kaynak yöntemiyle birleştirilmiştir. Bu amaçla matrisi oluşturacak Al tozlarına, %7 oranında Si, %1 oranında TiH2 (köpürtücü madde) ve değişik oranlarda B4C tozları ilave edilerek karıştırılmıştır. Daha sonra karışım tozlar, 400 MPa basınç altında preslenip, 550oC'de ekstrüzyon ve haddeleme işlemlerinden geçirilerek köpürebilir numuneler haline getirilmiştir. Elde edilen numuneler sürtünme karıştırma kaynağı (SKK) ile farklı dönme hızlarında (1250, 1600 ve 2000 dev/dak) ve kaynak ilerleme hızlarında (40, 63, 80 mm/dak) birleştirilmiştir. Numuneler daha sonra 690oC ile 750oC sıcaklıklar arasında köpürtme işlemine tabi tutularak kapalı gözenekli Al köpükler üretilmiştir. Deneysel çalışmalar sunucunda, B4C takviyeli preform malzemelerin genleşme oranlarının AlSi7 köpüklere oranla daha düşük olduğu tespit edilmiştir. Genleşme değerleri köpürtme sıcaklığındaki artışa bağlı olarak artmıştır. B4C miktarı ve sıcaklıkla birlikte numunelerde gözenek boyutları artmış, gözenek sayısının ise azalmıştır. SKK ile birleştirilmiş %6 B4C takviyeli ve takviyesiz preform malzemeler için maksimum çekme dayanımı 1600 dev/dak dönme hızında ve 40 mm/dak ilerleme hızında elde edilmiştir. Buna karşın malzemelerin mukavemet değerlerinin ana malzemeye oranla daha düşük olduğu tespit edilmiştir. Serbest köpürtme neticesinde malzemelerde kaynak bölgesi ana malzemeye göre daha zayıf genleşme davranışı sergilemiştir. Fakat kalıpta köpürtme işlemi sonucu yapılarında belirgin bir kaynak bölgesi veya birleşme izi gözlenmemiştir. %6 B4C takviyeli ve takviyesiz AlSi7 köpüklerde bağıl yoğunluktaki artış ile birlikte eğme dayanımları artmıştır. Kaynaklı ve kaynaksız köpük malzemelerde B4C ilavesi eğme dayanımını artırırken, SKK köpüklerin eğme dayanımlarına azaltıcı yönde etki etmiştir.

Abstract:
In this study, foamable metallic preform materials were produced and joined by friction stir welding before foaming. For this, 7% Si, 1% TiH2 (foaming agent) and B4C at various rates powders were added to the Al powders and then were mixed properly. Mixed powders were compacted at 400 MPa and extruded and rolled at 550oC so that precursor material was obtained. These precursor materials were joined by friction stir welding (FSW) at different rotation speeds (1250, 1600 ve 2000 rev/min) and welding speeds (40, 63, 80 mm/min). Then welded samples were foamed at temperatures between 690oC and 710oC to produce closed cell metallic foams. As a result of experimental studies, the expansion rate of B4C reinforced preform materials has been found to be lower than AlSi7 foams. Expansion values were increased with increase in foaming temperature. Pore size was increased with foaming temperature and the amount of B4C in the samples but the number of pores was decreased. The maximum tensile strength for welded 6% reinforced and unreinforced materials were obtained in 1600 rev/min rotation speed and 40 mm/min welding speed. In contrast to the base material of strength values of welded materials have been found to be lower. In a result of free foaming, the welding zone compared to the base material was showed weaker expansion behavior. However, a significant welding region or welding track in their structure with the foaming process in the mold was unwatched. The bending strength of 6% reinforced and unreinforced foam materials was increased with increase relative density. The bending strength was increased with B4C addition on the other hand was decreased by FSW.