| Popis: |
SiC TAKVİYELİ ALÜMİNYUM MATRİKS KOMPOZİT ÜRETİMİ VE MEKANİK ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ ÖZET Bu çalışmada, öncelikle SiC esaslı seramik preform gözenek oluşturucu ilave yöntemi üretilmiştir. Ortalama 40 mikron tane boyutunda (SiC) partikülleri farklı oranlarda PVC (polivinilklorür) tozlar, bentonit ve seramik sır, su ile karıştırılarak seramik çamur haline getirilmiştir. Hazırlanan seramik çamur kademeli olarak 1150 0C’de çıkarılmış bu sıcaklıkta 30 dakika tutularak sıvı faz sinterlenmesi ile preform üretimi gerçekleştirilmiştir. Sinterlenme sonrası üretilen gözenekli seramiklerin; gözenek yapısı, gözenek büyüklükleri ve gözenekler arası geçişler, taramalı elektron mikroskop (SEM) ile inceleme yapılmıştır. Üretimi yapılan seramik preformun yoğunluğu ve gözenek miktarı tespit edilerek hacimce % 20,78 silisyum karbür, % 66,49 PVC tozu, % 1,33 bentonit, % 11,41 seramik sırrın bir araya gelmesi ile oluşan seramik çamurun sinterlenmesiyle elde edilen gözenekli seramik, optimum gözenek morfolojisi ve yoğunluğuna sahip olduğu belirlenmiştir. Silisyum karbür esaslı gözenekli seramik üretiminde kullanılan hacimce formüle edilmiş PVC tozunun miktarı arttıkça gözenekli seramikte yoğunluğunun düştüğü ve gözenek miktarının arttığı gözlemlenmiştir. Çalışma sonucunda retüküle gözenekli seramik preform başarı ile üretilmiştir. Optimum özellikte olduğu tespit edilen seramik preforma basınçlı döküm infiltrasyonu ile ergiyik sıvı alüminyum alaşımı infiltre edilerek alüminyum matrisli kompozit malzeme imalatı gerçekleştirilmiştir. Üretilen kompozit malzemelerin mikro yapısal özellikleri, sertlik testi ile mekanik özellikleri ve aşınma testi ile tribolojik özellikleri tespit edilmiştir. FABRICATION OF SiC REINFORCED ALUMINUM MATRIX COMPOSITE AND INVESTIGATION OF ITS MECHANICAL PROPERTIES SUMMARY In this study, first of all, SiC-based ceramic preform was produced by the pore-forming addition method. PVC (polyvinylchloride) powders, bentonite and ceramic glaze with an average of 40 micron grain size (SiC) particles in different proportions were mixed with water and turned into ceramic mud. The prepared ceramic sludge was gradually removed at 1150°C and kept at this temperature for 30 minutes, and preform production was carried out by liquid phase sintering. The pore structure, pore sizes and interpore transitions of the porous ceramics produced after sintering were investigated by scanning electron microscope (SEM). The density of the ceramic preform produced and the amount of leakage were determined. It has been determined that the porous ceramic obtained by sintering the ceramic mud formed by the combination of % 20.78 silicon carbide, % 66.49 PVC powder, % 1.33 bentonite, % 11.41 ceramic glaze by volume has the optimum pore morphology and density. It was observed that as the amount of formulated PVC powder used in the production of silicon carbide-based porous ceramics increased, the porous ceramic density decreased and the pore amount increased. After sintering, reticulated porous ceramic preform was produced successfully. Aluminum matrix composite material was produced by infiltrating molten liquid aluminum alloy with pressure casting infiltration of ceramic preform, which was determined to have optimum properties. Microstructural properties, mechanical properties with hardness test, and tribological properties with abrasion test of the produced composite materials were determined. As a result of this study, it was determined that the expected properties from a metal matrix composite were achieved. İÇİNDEKİLER BEYAN .............................................................................................................................. i TEŞEKKÜR .................................................................................................................... ii İÇİNDEKİLER .............................................................................................................. iii KISALTMALAR ........................................................................................................... vi ŞEKİLLER LİSTESİ ................................................................................................... viii TABLOLAR LİSTESİ .................................................................................................. xii ÖZET ............................................................................................................................. xiii SUMMARY .................................................................................................................. xiv BÖLÜM 1. GİRİŞ ............................................................................................................................... 1 BÖLÜM 2. LİTERATÜR ÖZETİ ..................................................................................................... 3 2.1. Kompozit Malzemeler ............................................................................................. 3 2.2. Kompozit Malzemelerin Sınıflandırılması; ............................................................. 4 2.2.1. Takviye Elemanına Göre Kompozitler ............................................................ 4 2.2.2. Matris Malzemesine Göre Kompozit Türleri................................................... 5 2.2.2.1. Polimer Matrisli Kompozitler (PMK) .................................................... 5 2.2.2.2. Seramik Matrisli Kompozitler (SMK) ................................................... 5 2.2.2.3. Metal Matrisli Kompozitler (MMK'ler) ................................................. 6 2.3. Alüminyum Matrisli Kompozit Malzemeler ........................................................... 8 2.3.1. Alüminyum ve Özellikleri ............................................................................... 8 2.3.2. Alüminyum Alaşımları .................................................................................. 10 2.3.2.1. Döküm Alaşımları ................................................................................ 10 2.3.2.2. Dövme Alaşımları ................................................................................ 11 2.4. Alüminyum Alaşımların Kullanım Alanları .......................................................... 12 2.5. Alüminyum Matrisli Kompozit Malzemeler ......................................................... 13 2.6. Metal Matrisli Kompozit Malzeme Üretim Metodları .......................................... 13 2.6.1. Sıvı Faz Üretim Yöntemleri ........................................................................... 14 2.6.1.1. Karıştırma Döküm Yöntemi ................................................................ 14 2.6.1.2. Sıvı Metal İnfiltrasyon Yöntemi .......................................................... 15 2.6.1.3. Püskürtme Yöntemi ............................................................................. 20 2.6.1.4. Yerinde (in-situ) imalat Yöntemi ......................................................... 21 2.6.2. Katı Faz Üretim Yöntemleri .......................................................................... 22 2.6.2.1. Toz Metalurjisi Yöntemi ...................................................................... 23 2.6.2.2. Difüzyon ile Bağlama Yöntemi ........................................................... 25 2.7. Metal Matris Kompozitlerin Mekanik ve Fiziksel Özellikleri .............................. 26 iv 2.8. Gözenekli Seramikler ............................................................................................ 27 2.8.1. Gözenekli Seramik Üretim Yöntemleri ......................................................... 28 2.8.1.1. Şablon (Taklit) Malzeme ile Gözenekli Seramik Üretimi ................... 29 2.8.1.2. Doğrudan Köpükleştirme Yöntemi ile Gözenekli Seramik Üretimi.... 29 2.8.1.3. Gözenek Oluşturucu İlave Yöntemi ile Gözenekli Seramik Üretimi .. 30 2.9. Sinterlenme ............................................................................................................ 31 2.9.1. Sinterlenme Aşamaları ................................................................................... 32 2.9.2. Sinterlenme Mekanizmaları ........................................................................... 34 2.9.2.1. Katı Faz Sinterlemesi ........................................................................... 34 2.9.2.2. Sıvı Faz Sinterlemesi ........................................................................... 35 2.9.3. Sinterleme Sistemleri ..................................................................................... 37 2.9.3.1. Basınçsız Sinterleme ............................................................................ 37 2.9.3.2. Basınçlı Sinterleme .............................................................................. 38 2.9.3.3. Sıcak Presleme Yöntemi (HP) ............................................................. 38 2.9.3.4. Sıcak İzostatik Presleme (HIP) Yöntemi ............................................. 39 2.9.3.5. Spark Plazma Sinterleme (SPS) Yöntemi ............................................ 40 BÖLÜM 3. DENEYSEL ÇALIŞMALAR ....................................................................................... 42 3.1. Malzeme ve Metod ................................................................................................ 43 3.1.1. Kullanılan Hammaddeler ve Özellikleri ........................................................ 43 3.1.1.1. Alüminyum Alaşımı ETİAL 160 (AlSi8Cu3Fe) ................................. 43 3.1.1.2. Silisyum Karbür ................................................................................... 43 3.1.1.3. Polivinil Klorür .................................................................................... 45 3.1.1.4. Bentonit ................................................................................................ 46 3.1.1.5. Seramik Sır........................................................................................... 47 3.1.2. Deneylerde Kullanılan Cihaz ve Aletler ........................................................ 47 3.1.3. SiC Takviyeli Alüminyum Matrisli Kompozit Malzeme Üretimi ve Yapılan Testler ............................................................................................................. 52 3.1.3.1. Seramik Çamurun Hazırlanması, Kurutma ve Sinterlenme İşlemleri . 55 3.1.3.2. Seramik Preformun Malzeme Karakterizasyonu , Yoğunluk ve Gözeneklilik Ölçümü ........................................................................................ 56 3.1.3.3. Alüminyum Matrisli SiC Takviyeli Kompozitlerin Basınçlı İnfiltrasyon İle Üretilmesi .................................................................................................... 57 3.1.3.4. Alüminyum Matrisili Kompozit Malzemenin Karakterizasyonu, Aşınma Testi ve Sertlik Ölçümü ....................................................................... 58 BÖLÜM 4. SONUÇLAR VE İRDELEME ..................................................................................... 60 4.1. Gözenekli Seramik Preformda Yoğunluk ve Gözeneklilik Hesabı ....................... 60 4.2. Gözenekli Seramik Preformların Mikroyapılarının İncelenmesi........................... 62 4.3. Üretilen P80 Kodlu SiC Takviyeli Alüminyum Matris Kompozit Malzemenin Mikro Yapısının İncelenmesi ................................................................................ 67 4.4. Üretilen P80 Kodlu SiC Takviyeli Alüminyum Matris Kompozit Malzemenin Malzemenin Sertlik Ölçümü .................................................................................. 68 4.5. Üretilen P80 Kodlu SiC Takviyeli Alüminyum Matris Kompozit Malzemenin ve Takviyesiz Alüminyum Alaşımın Aşınma Değerleri ölçümü ............................... 72 v 4.6. Üretilen P80 Kodlu SiC Takviyeli Alüminyum Matris Kompozit Malzemenin ve Takviyesiz Alüminyum Alaşımın Aşınma Yüzeyinin İncelenmesi ...................... 79 BÖLÜM 5. SONUÇ VE ÖNERİLER .............................................................................................. 93 KAYNAKLAR .............................................................................................................. 95 |
