SiC parçacık takviyeli al matrisli kompozitlerin değişken yükler altında yorulma davranışları
Fatigue behaviour of SiC particle reinforced al matrix composites under variable loads
Yazar: YAKUP ÇAM
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ADEM KARCI
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Sivil Havacılık Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Sivil Havacılık = Civil Aviation

Özet:
Bu çalışmanın amacı, Al esaslı, SiC parçacık takviyeli metal matrisli kompozit malzemeler üretmek ve bu malzemeleri değişken genlikli çevrimsel yükler altında yorulma çatlak ilerleme davranışı, yorulma çatlak ilerleme hızı ve etkin çatlak ilerleme mekanizmaları açısından incelemektir. Seramiklerle güçlendirilmiş metal esaslı malzemeler, ticari metal alaşımlara göre daha yüksek aşınma direnci,  rijitlik ve özgül dayanım özelliklerine sahiptir.  Yüksek dayanım/ağırlık oranlarından dolayı otomobil ve havacılık endüstrisinde kullanımları artmaktadır. Özellikle uçak yapısal parçaları için bu malzemelerin, hasar tolerans tasarımının bir gereği olarak, yorulma çatlak başlangıcı,  yorulma çatlak ilerleme hızı ve davranışının çok iyi karakterize edilmesi hedeflenmektedir. Bu çalışmada takviyesiz alaşım ve %5 SiC takviyeli kompozit malzemeler toz metalürjisi yöntemi kullanılarak üretilmiş ve ikincil işlem olarak ekstrüzyon uygulanmıştır. Malzemenin mekanik davranışlarını incelemek için çekme ve yorulma testleri yapılmıştır. Değişken genlikli yüklemenin temelini oluşturan tek aşırı yüklerin etkisini incelemek için takviyesiz malzemelere 1.4 ve 1.6 oranlarında ve %5 takviyeli malzemelere 1.25, 1.4, 1.6, 1.75 oranlarında tek aşırı yükler uygulanmıştır. Tek aşırı yük oranı arttıkça aşırı yüklerin sebep olduğu çatlak ilerleme gecikmesi artmıştır. Ayrıca SEM tekniği kullanılarak mikro yapı analizleri yapılmış, yorulma ve çekme numunelerinin kırık yüzeyleri incelenmiştir.

Anahtar Kelimeler: metal matrisli kompozitler, yorulma çatlak ilerlemesi, tek aşırı yükler

Abstract:
The aim of this work is to produce Al-based, SiC particle reinforced metal matrix composite materials and investigate these materials in terms of fatigue crack propagation behavior, fatigue crack growth rate and effective crack propagation mechanisms under cycle loads of varying amplitude. Ceramic reinforced metal based materials have higher wear resistance, stiffness and specific strength than commercial metal alloys. Due to their high strength to weight ratios, their use is increasing in the automobile and aviation industries.   In particular, these materials for aircraft structural parts, as a requirement of the damage tolerance design fatigue crack initiation, fatigue crack growth rate is expected to be very well-characterized and behavior. In this study, aluminium alloy without reinforcement and composite materials 5% SiC reinforced composite materials were produced by using the powder metallurgy method and extrusion was applied as a secondary process. Tension and fatigue tests were carried out to investigate the mechanical behavior of the material produced. In the constant amplitude fatigue tests, the stress ratio R = 0.1. To investigate the effects of single overloads that are basis of variable amplitude loading, single overloads were applied to unreinforced materials at ratios of 1,4 and 1,6 and to 5% reinforcement materials at 1,25, 1,4, 1,6, 1,75 single overload ratios. As the single overload rate increases, the crack propagation delay, which is caused by overloads, is increased. In addition, microstructure analyzes were performed and fracture surfaces of fatigue and tensile specimens were investigated using SEM technique.  

Keywords: metal matrix composites, fatigue crack growth, single overload