Ergimiş metal karıştırma ve basınçlı döküm yöntemi ile alüminyum esaslı tanecik takviyeli kompozitlerin üretimi

Bu çalışmada, metal matriksli kompozit (MMK) malzemelerin, ergimiş metal karıştırma yöntemi ile üretimlerinde karşılaşılan problemlerin azaltılması amaçlanmıştır. Bu amaçla MMK malzemelerin üretimi için argon gazı koruyucu atmosferli ergitme fırını ve karıştırma ünitesi tasarlanarak imalatı yapılmıştır. Tasarlanan ünite ile üretilen MMK’larda, matriks malzemesi olarak 2014 alüminyum alaşımı, takviye elemanı olarak da 29 $mu m$, 45 $mu m$ ve 110 $mu m$ boyutlarında SiC seramik tanecikleri kullanılmıştır. MMK malzemelerin üretimleri esnasında artan tanecik boyutu ve azalan takviye fazının yüzde ağırlık oranı ile üretimlerinin kolaylaştığı gözlenmiştir. Buna ilaveten azalan tanecik boyutu ve artan takviye fazı yüzde ağırlık oranı ile MMK’ların sertlikleri iyileşmiştir. Ancak aynı şartlarda gözenek miktarının ve taneciklerin topaklanmasının arttığı bununla birlikte homojen dağılımın azaldığı görülmüştür.

Production of aluminum based particulate reinforced composites using molten metal mixing and squeeze casting methods

The aim of this study was to reduce difficulties in producing of metal matrix composites (MMCs) using molten metal mixing and squeeze casting methods. For this purpose, a mixing unit and electrical furnace with argon gas atmosphere was constructed and manufactured to produce MMCs. In this system, 2014 aluminum alloy as a matrix material and 29$mu m$, 45 $mu m$, 110 $mu m$m sizes of SiC ceramic particulates were used as reinforced materials for production of MMCs. During their production it was observed that the manufacturing of MMC facilitates with increasing the sizes of particulates and decreasing the weight percent of reinforced materials. Moreover the hardness of MMCs improved with decreasing of the reinforced particulate sizes and increasing of the weight percent of reinforced materials. However it was observed that the porosity and agglomeration of the particulates increased, in addition to homogeneity of particulates decreased in the same conditions.

PDF

___

1. Çiftçi, İ., "Alüminyum Esaslı MMK'larda Takviye Oranı ve Boyutunun Mekanik Özellikler ve İşlenebilirlik Üzerine Etkisinin Araştırılması", Doktora Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 1-50, 2003. 2. İnem, B. "The Development of The Structures and Properties of Magnesium Matrix Silicon Carbide Reinforced Composites", PhD Thesis, School of Materials, University of Leeds, England, 1-10, 1993. 3. Lee, H.F., Boey, F., Khor, K.A., Tan, M.J., Gan, J. ve Loh, N.L., "The Production of Aluminium Alloy Composites Using a Cold Isostatic Press and Extrusion Approach", Journal of Materials Processing Technology, 29, 245-253, 1992. 4. Hashim, J., Looney, L. and Hashmi, M.S.J., "Metal Matrix Composites: Production by Stir Casting Method", Journal of Materials Processing Technology, 92-93, 1-7, 1999. 5. Seo, Y.H. and Kang, C.G., "The Effect of Applied Pressure on Particle-Dispersion Characteristics and Mechanical Properties in Melt-Stirring Squeeze-Cast SiCp/Al Composites", Journal of Materials Processing Technology, 55, 370-379, 1995. 6. Ahn, H. K., Kobayashi, T., "Fracture Toughness Evaluation in Paniculate Reinforced Aluminium Alloy Composite", Scripta Materialia, 37, 1973-1978,1997. 7. Rahman, M., Ramakrishna, S., Prakash, J.R.S., Tan, D.C.G., "Machinability Study of Carbon Fiber Reinforced Composite", Journal of Materials Processing Technology, 80-90, 292-297, 1997. 8. Lin, J.T.,Bhattacharyya, D., Lane, C, "Machinability of Silicon Carbide Reinforced Aluminium Metal Matrix Composites", Wear, 181-183,883-888,1995. 9. Lin, J.T., Bhattacharyya, D., Fergosun, W.G., "Chip Formation in The Machining of The SiC-Particle-Reinforced Aluminium-Matrix Composites", Composites Science and Technology, 58, 285-291, 1997. 10. Şahin, Y., Sur, G., "The Effect of A12O3, TiN and Ti(C,N) Based CVD Coatings on Tool Wear in Machining Metal Matrix Composites", Surface and Coatings Technology, 179, 349-355,2004. 11. El-Gallab, M., Sklad, M., "Machining of Al/SiC Particulate Metal-Matrix Composites Part I: Tool Performance", Journal of Materials Processing Technology, 83, 151-158, 1998. 12. Akbulut, H., Durman, M., Yılmaz F., "SiC Seramik Partikül Takviyeli Alüminyum-Silisyum Metal Esaslı MMK'lerin Üretimi ve Özelliklerinin incelenmesi", 7.Uluslararası Metalürji ve Malzeme Kongresi, Ankara, 1183-1194,1993. 13. Hanumanth, G.S. and Irons, G.A., "Partide Incorporation by Melt Stirring for The Production of metal-Matrix Composites", Journal of Material Science, 28, 2459-2465, 1993. 14. Çöçen Ü., Önel, K and Özdemir, İ., "Microstructures and Age Hardenability of Al-5%Si-0.2%Mg Based Composites Reinforced with Particulate SiC", Composites Science and Technology, 57, 801-808, 1997. 15. Özdemir İ., Çöcen Ü. Önel K., "The Effect of Forging on The Properties of Particulate-SiC-Reinforced Aluminium-Alloy Composites", Composites Science and Technology, 60, 411-419,2000. 16. Mustafa, S.F., Abdel-Hamit, Z., Abd-Elhay, A.M., "Copper Matrix SiC and A12O3 Particulate Composites by Powder Metallurgy Technique", Materials Letters, 53, 244-249,2002. 17. Gül, F., İnem, B., "Döküm Yoluyla SiC Takviyeli MMK'ların Geliştirilmesi", Savunma Sanayindeki Teknolojik Gelişmeler Sempozyumu, Ankara, 999-1005,1997. 18. Seo, Y.H. and Kang, C.G., "The Effect of Applied Pressure on Particle-Dispersion Characteristics and Mechanical Properties in Melt-Stirring Squeeze-Cast SiCp/Al Composites", Journal of Materials Processing Technology, 55, 370-379, 1995. 19. Sur, G., "Alüminyum Esaslı Metal Matriksli Kompozitlerin Üretimi, Mekanik Özellikleri ve İşlenebilirliği", Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 72-105,2002.