Elementel Bor ve ZrB2 katkılı Al2024 Kompozitlerde Bor ve ZrB2 Katkılarının Kompozitin Yapısal ve Mekanik Özelliklerine Etkisi
Effect of Boron and ZrB2 Additives on Structural and Mechanical Properties of Elemental Boron and ZrB2 Doped Al2024 Composites
Yazar: Şimşek, Tuncay; Pul, Muharrem; Bilen, Murat
Dergi: Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji, Vol. 12 No. 4, 2024
Anahtar kelimeler: Composite and Hybrid Materials ; Kompozit ve Hibrit Malzemeler ; Composite material,Al2024,ZrB2,Ceramic materials,Powder metallurgy,Mechanical properties ; Kompozit malzeme,Al2024,ZrB2,Seramik malzemeler,Toz metalürjisi,Mekanik özellikler

Bu çalışmada Al2024 alüminyum alaşımı içerisine, Zirkonyum diborür (ZrB2) ve elementel bor (B) katkılanarak üstün mekanik özelliklere sahip kompozit malzemeler sentezlenerek katkı malzemelerinin kompozit numunelerin yapısal, morfolojik ve mekanik özelliklerine etkileri araştırılmıştır. Sentez deneyleri mekanik alaşımlama ve toz metalürjisi yöntemleri ile gerçekleştirilmiştir. Kompozit malzemelerin mikroyapı incelemeleri ve elementel dağılım analizleri SEM mikroskobu ve EDX ile, faz yapıları ise XRD analizleriyle belirlenmiştir. Ayrıca kompozit yapıların mikrosertlikleri ve basma dayanımları tespit edilmiştir. XRD analizlerinden, sinterleme işleminden sonra yapı içerisinde Al, Al2MgO4, CuAl2 ve MnO fazlarına ait pikler tespit edilmiştir. ZrB2 ve B’nin takviye malzemelerinin yapı içerisinde herhangi bir intermetalik faz oluşturmadığı belirlenmiştir. SEM analizlerinden numunelerin homojen bir şekilde üretildiği, ancak B katkılı numunelerde B oranının artışına bağlı olarak düşük oranda gözenekler olduğu tespit edilmiştir. Ayrıca, ZrB2 içeren numunelerin B içeren numunelere oranla daha homojen dağılım gösterdiği, ancak B içeren yapılara göre daha fazla gözenekli bölgelerin oluştuğu belirlenmiştir. En yüksek mikrosertlik ve basma dayananımı değerlerine %12 ZrB2 katkılanmış numunelerde ulaşılmıştır.

In this study, composite materials with superior mechanical properties were synthesized by adding Zirconium diboride (ZrB2) and elemental boron (B) into Al2024 aluminum alloy and the effects of additives on the structural, morphological and mechanical properties of composite samples were investigated. Synthesis experiments were carried out by mechanical alloying and powder metallurgy methods. Microstructure examinations and elemental distribution analyses of composite materials were determined by SEM microscope and EDX, and phase structures were determined by XRD analysis. In addition, microhardness and compressive strengths of composite structures were determined. Peaks belonging to Al, Al2MgO4, CuAl2 and MnO phases were detected from XRD analysis after sintering process. It was determined that ZrB2 and B reinforcement materials did not form any intermetallic phase in the structure. It was determined from SEM analysis that the samples were produced homogeneously, but there were low pores in B-added samples due to the increase in B ratio. In addition, it was determined that the samples containing ZrB2 showed a more homogeneous distribution compared to the samples containing B, but more porous regions were formed compared to the structures containing B. The highest microhardness and compressive strength values were reached in the samples added with 12% ZrB2.