AlB4Cp kompozitlerinin toz metalurjisi yöntemi ile üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of AlB4Cp composites by powder metallurgy method
Yazar: TANER HACIOĞLU
Danışman: DOÇ. DR. SİBEL DAĞLILAR
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Alüminyum matrisli kompozitler = Aluminum matrix composites ; Bor karbür = Boron carbide ; Kaplama = Coating ; Toz metalurjisi = Powder metallurgy

Özet:
Metal matrisli kompozit malzemelerin önemi bilim ve teknoloji alanındaki gelişmeler sonucunda gün geçtikçe artmaktadır. Metal matrisli kompozitlerin en çok kullanılan türlerinden olan aluminyum matrisli kompozit malzemeler (AMK), düşük ağırlık, yüksek spesifik modulü, düşük termal genleşme katsayısı ve iyi aşınma dayanımı özelliklerine sahiptir. Al matrisli kompozitlere yüksek sertlik ve mukavemet kazandırmak amacıyla seramik (Al2O3, SiC, B4C) partiküller katılmaktadır. Al matrisli kompozit malzemeler, genel olarak otomobil, uçak-uzay, savunma ve spor endüstrisinde kullanılmaktadır. Partikül takviyeli AMK malzemelerin üretim yöntemlerinden biri toz metalurjisidir. Toz metalurjisi yönteminde ergitme yapılmadığı için, özellikle yüksek ergime sıcaklığına sahip metal ve seramik malzeme içeren kompozitlerin üretim maliyeti düşmektedir.Bu çalışmada, B4C takviyeli alüminyum matrisli kompozit malzemeler iki aşamalı deney uygulaması ile toz metalurjisi yöntemi kullanılarak üretilmiştir. Birinci aşama deneyde farklı presleme basıncı, sinterleme süresi ve atmosferinin Al/B4C kompozitinin yoğunluk, sertlik değerleri ile mikroyapısal özelliklerine etkisi araştırılmıştır. Ölçümler, presleme basıncı artışı ile yoğunluk ve sertlik değerlerinin arttığını, sinterleme parametrelerinin ise kompozit malzemenin özellikleri üzerinde presleme basıncına nazaran daha az etkiye sebep olduğu görülmüştür. Birinci aşama deneyler sonucunda optimum presleme basıncı 600 MPa olarak belirlenmiş ve ikinci aşama deneylerde kullanılması kararlaştırılmıştır. İkinci aşama deneylerde farklı B4C takviye elemanı boyutu, matris-takviye elemanı arayüzeyi ile sinterleme süresi ve sıcaklığının kompozitin yoğunluk, sertlik, basma mukavemeti ile mikroyapısal özellikleri üzerindeki etkisi incelenmiştir. Çalışmada deneysel tasarım kullanılmış ve ANOVA ile değişkenlerin malzemenin özelliklerini hangi oranda etkilediği incelenmiştir. Çalışmalar sonucunda, takviye elemanı ön işleminin Al/B4C kompozit numunelerinin özelliklerini en fazla etkileyen faktör olduğu belirlenmiştir.

Abstract:
Importance of metal matrix composite materials as a result of development in science and technology is increasing day after day. Aluminum matrix composites are one of the most current type of metal matrix composites, which its light weight, high strength, high specific modulus, low co-efficient of thermal expansion and good wear resistance properties. Ceramic particulates (Al2O3, SiC, B4C) were added to Al matrix composites for increasing high hardness and stiffness. Generally, Al matrix composites have been used for the automobile, airplane-aerospace, military and sport industries. Powder metallurgy (PM) is a production technique of particulate reinforced AMC?s. Usage of powder metallurgy was decreased production costs of composites which containing metal and ceramic materials having high melting temperature due to not melting.In this study, Al matrix composites reinforced with B4C with a two stage experiment application were produced using powder metallurgy method. The first stage in experiment the effect of variant compaction pressure, sintering time and sintering atmosphere on density, hardness and microstructural properties were studied. The measurements showed that density and hardness values increased with increasing the compaction pressure. Sintering parameters on the properties of the composite material was observed less than effect of compaction pressure. As a result of the first stage experiments, optimum compaction pressure was determined 600 MPa and was decided using at second stage in experiments. Effect of variant reinforcement size, matrix-reinforcement interface and sintering conditions on microstructure and mechanical properties were investigated at B4C reinforced aluminium matrix composites were produced with powder metallurgy process at the second stage in experiment. Experimental desing was used in this study and influence rate of variables to properties of materials analyzed by ANOVA. The result show that pre-treatment of reinforcing element which was the most important factor affecting properties of Al/B4C composite specimens.