Al2O3TANECİK BOYUTUNUN VE KATKI ORANININ ALÜMİNYUM MATRİSLİ KOMPOZİTLERİN MEKANİK ÖZELLİKLERİ VE MİKRO YAPISI ÜZERİNE OLAN ETKİLERİ

Bu çalışmada, ağırlıkça farklı katkı oranlarında (%0-30) alümina (Al2O3) takviyeli alüminyum (Al) matrisli kompozitler toz metalürjisi yöntemiyle üretilmiştir. Üretilen kompozitlerin deneysel yoğunluğu Arşimet yoğunluk ölçüm cihazıyla, sertliği mikro Vickers sertlik ölçme cihazıyla, basma dayanımı üniversal test makinasıyla, mikro yapı analizi taramalı elektron mikroskobuyla ve faz analizi X-ışını kırınımı cihazıyla gerçekleştirilmiştir. Kompozit malzeme üretiminde, takviye elemanı olarak nano alümina (n-Al2O3) veya mikron boyutlu alümina (m-Al2O3) tozları kullanılmıştır. Alümina tanecik boyutunun ve alümina katkı oranının Al-Al2O3 kompozitlerin deneysel yoğunluğuna, Vickers sertliğine, basma dayanımına ve mikro yapısı üzerine olan etkileri incelenmiştir. Sonuç olarak, Al-(m-Al2O3) kompozitlerin mekanik özelliklerinin Al-(n-Al2O3) kompozitlerin mekanik özelliklerinden daha iyi olduğu ve mikro yapılarının daha yoğun olduğu tespit edilmiştir. Ayrıca, saf alüminyuma oranla Al-%30(m-Al2O3) kompozitin Vickers sertliğinin ve basma dayanımının sırasıyla; %101.2 ve %71.7 oranında arttığı belirlenmiştir.

THE EFFECT OF PARTICLE SIZE AND REINFORCEMENT RATIO OF Al2O3 ON MECHANICAL PROPERTIES AND MICROSTRUCTURE OF ALUMINUM MATRIX COMPOSITES

In this study, alumina (Al2O3) reinforced aluminum (Al) matrix composites with different reinforcement ratios (0-30%) were fabricated by the powder metallurgy method. The density, hardness, compressive strength measurements, microstructural, and phase analysis of the fabricated composites were performed by Archimedes’ density meter, Vickers hardness measurement device, universal test machine, scanning electron microscope, and X-ray diffraction device, respectively. Nano-alumina (nAl2O3) or micron-sized alumina (m-Al2O3) powders were used as a reinforcement element to fabricate the composite materials. The effect of particle size and reinforcement ratio of alumina on the experimental density, Vickers hardness, compressive strength, and microstructure of Al-Al2O3 composites was investigated. As a result, it was determined that the experimental density and the mechanical properties (Vickers hardness, compressive strength) of Al-(m-Al2O3) composites were better than those of Al-(n-Al2O3) composites. Also, it was detected that Vickers hardness and compressive strength of Al-30%(m-Al2O3) composite increased compared to pure aluminum with a rate of 101.2% and 71.7%, respectively.

PDF

___

[1] A. Kalemtaş, “Metal matrisli kompozitlere genel bir bakış”, Putech & Composites, vol. 22, pp.18-30, 2014.
[2] M. C. Şenel, M. Gürbüz, E. Koç, “Grafen takviyeli alüminyum matrisli yeni nesil kompozitler”, Mühendis ve Makine Dergisi, vol. 56, no. 669, pp. 36-47, 2015.
[3] Y. Şahin, Kompozit Malzemelere Giriş, Ankara: Seçkin Yayınevi, 2006.
[4] B. Öztop, M. Gürbüz, “Investigation of properties of composites produced from waste aluminum with Si3N4 reinforcement”, Technological Applied Sciences, vol. 13, no. 1, pp. 57-66, 2018.
[5] J. M. Torralba, C. E. Costa, F. Velasco, “P/M aluminum matrix composites: an overview”, Journal of Materials Processing Technology, vol. 133, no. 1, 203-206, 2003.
[6] J. W. Kaczmar, K. Pietrzak, W. Wlonsinski, “The production and application of metal matrix composite materials”, Journal of Materials Processing Technology, vol. 106, pp. 58-67, 2000.
[7] N. Srivastava, G. P. Chaudhari, “Microstructural evolution and mechanical behavior of ultrasonically synthesized al6061-nano alumina composites”, Materials Science&Engineering A, vol. 724, pp. 199-207, 2018.
[8] M. Kok, “Production and mechanical properties of al2o3 particle-reinforced 2024 aluminium alloy composites”, Journal of Materials Processing Technology, vol. 161, pp. 381–387, 2005.
[9] H. R. Ezatpour, M. Torabi Parizi, S. A. Sajjadi, G. R. Ebrahimi, A. Chaichi, “Microstructure, mechanical analysis and optimal selection of 7075 aluminum alloy based composite reinforced with alumina nanoparticles”, Materials Chemistry and Physics, vol. 178, pp. 119-127, 2016.
[10] C. Chen, Z. Ding, Q. Tan, H. QI, Y. He, “Preperation of nano α-alumina powder and wear resistance of nanoparticles reinforced composite coating”, Powder Technology, vol. 257, pp. 83-87, 2014.
[11] S.A. Sajjadi, H. R. Ezatpour, H. Beygi, “Microstructure and mechanical properties of Al–Al2O3 micro and nano composites fabricated by stir casting”, Materials Science and Engineering A, vol. 528, pp. 8765– 8771, 2011.
[12] M. C. Şenel, M. Gürbüz, E. Koç, “The effect of sintering temperature, time and graphene addition on the mechanical properties and microstructure of aluminum composites”, Journal of Composite Materials, vol. 52, no. 4, pp. 553-563, 2018.
[13] G. E. Dieter, Mechanical Metallurgy, New York: McGraw-Hill Press, 1976.
[14] M. C. Şenel, M. Gürbüz, E. Koç, “Fabrication and characterization of SiC and Si3N4 aluminum matrix composites”, Universal Journal of Materials Science, 5, 4, 95-101, 2017.
[15] M. C. Şenel, M. Gürbüz, E. Koç, “The fabrication and characterization of synergistic Al-SiC-GNPs hybrid composites”, Composites Part B-Engineering, vol. 154, pp. 1-9, 2018.