Upload
semih-efe
View
228
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
8/2/2019 Aluminyum Matrisli Kompozit Malzemelerin Toz Metalurjusi Yontemiyle Uretilmesi Ve Karakterizasyonu Synthesis and
1/96
ALMNYUM MATRSL KOMPOZT MALZEMELERN TOZ METALURJUS
YNTEMYLE RETLMES VE KARAKTERZASYONU
Cokun DRTBLK
Zonguldak Karaelmas niversitesi
Fen Bilimleri Enstits
Metal Eitimi Anabilim Dalnda
Bilim Uzmanl Tezi
Olarak Hazrlanmtr
KARABK
Eyll 2006
8/2/2019 Aluminyum Matrisli Kompozit Malzemelerin Toz Metalurjusi Yontemiyle Uretilmesi Ve Karakterizasyonu Synthesis and
2/96
8/2/2019 Aluminyum Matrisli Kompozit Malzemelerin Toz Metalurjusi Yontemiyle Uretilmesi Ve Karakterizasyonu Synthesis and
3/96
iii
ZET
Bilim Uzmanl Tezi
ALMNYUM MATRSL KOMPOZT MALZEMELERN TOZ METALURJUS
YNTEMYLE RETLMES VE KARAKTERZASYONU
Cokun DRTBLK
Zonguldak Karaelmas niversitesi
Fen Bilimleri Enstits
Metal Eitimi Anabilim Dal
Tez Danman: Yrd. Do. Dr. Dursun ZYREK
Eyll 2006, 78 sayfa.
Bu almada, Mekanik Alamlama (MA) / Mekanik tme (M) ilemiyle atritr ve
titreimli deirmen kullanlarak silisyum karbr (SiC) seramik parack takviyeli
alminyum esasl kompozit malzemeler retilmitir. Deneysel almalarda saf Al, % 5, %10, % 15 ve % 20 SiC takviyeli Al olmak zere be farkl malzeme zerinde allmtr.
Karlatrma amacyla ayn malzemeler atritr ve titreimli deirmenlerde tlmtr.
tme ilemlerinde ilem kontrol kimyasal (KK) olarak % 2 stearik asit ve tc
olarak ta 6 mm apnda elik bilyalar kullanlmtr. MA / M ilemleri atritr deirmende
750 dev/dak ve titreimli deirmende de 750 Hz hzlarnda 10:1 bilya/toz oran
kullanlarak 30, 60, 90 ve 120 dakikalk srelerde yaplmtr. tlen tozlar optik ve
tarama elektron mikroskobunda (SEM) incelenmitir. Ayrca, EDAX ve toz boyut
analizleri de yaplmtr. MA / M tozlar 630 MPa basn altnda souk preslenerek 9 mmapnda ve 5 mm yksekliinde numuneler haline getirilmitir. Bu numuneler daha sonra
530 Cda 30 dakika sreyle sinterlenmitir. Sinterlenen numunelerin younluklar ve
sertlikleri llmtr. Her iki deirmende de takviye eleman oran artka retilen MMK
malzemelerin sertlik ve younluk deerleri artmtr. tme sresi arttka ince taneli
yaplar meydana gelmitir.
8/2/2019 Aluminyum Matrisli Kompozit Malzemelerin Toz Metalurjusi Yontemiyle Uretilmesi Ve Karakterizasyonu Synthesis and
4/96
iv
Anahtar kelimeler : Toz Metalurjisi, Mekanik Alamlama, Kompozit Malzemeler,
Aluminyum, Silisyum Karbr.
Bilim kodu : 626.20.01
8/2/2019 Aluminyum Matrisli Kompozit Malzemelerin Toz Metalurjusi Yontemiyle Uretilmesi Ve Karakterizasyonu Synthesis and
5/96
v
ABSTRACT
M.Sc. Thesis
SYNTHESIS AND CHARACTERISATION OF ALUMINIUM MATRIX
COMPOSITE MATERIALS BY POWDER METALURGY
Cokun DRTBLK
Zonguldak Karaelmas University
Graduate School of Natural and Applied Sciences
Department of Metallurgy
Thesis Advisor: Asst. Prof. Dursun ZYREK
September 2006, 78 pages.
In this study, aluminium based composites reinforced with SiC ceramic particles were
synthesised using atritor and vibration mills by mechanical alloying (MA) / mechanical
milling (MM). For the experimental studies, five different compositions were prepared.
These are pure Al, 5 %, 10 %, 15 % and 20 % of SiC reinforced Al. For comparisonpurposes, the same compositions were milled using attritor and vibration mills. 2 % stearic
acid as the process control chemical and steel balls of 10 mm diameter as the miller were
used in the milling processes. The atritor mill was run at 750 rpm while the vibration mill
was run at 710 Hz using 10:1 ball/powder ratio for 30, 60, 90 and 120 minutes. The milled
powders were examined under optical and scanning electron microscopes (SEM). In
addition, EDAX and particle size analyses were carried out. These powders were cold
presses under 630 MPa pressure in order to produce small specimens with 9 mm diameter
and 5 mm height. These specimens were then sintered at 530C for 30 minutes. Density
and hardness measurements were made. The results of density measurements showed that
the vibration mill required less time than the atritor mill. The results of the EDAX analyses
showed that minimum powder pollution by oxygen and carbon occurred. Hardness and
density of the specimens were also found to increase with increasing SiC content.
Increasing milling time also resulted in better microstructure.
8/2/2019 Aluminyum Matrisli Kompozit Malzemelerin Toz Metalurjusi Yontemiyle Uretilmesi Ve Karakterizasyonu Synthesis and
6/96
vi
Key Words : Mechanical Alloying, Powder Metallurgy, Composite Materials,
Aluminium, Silicon Carbide.
Science Code : 626.20.01
8/2/2019 Aluminyum Matrisli Kompozit Malzemelerin Toz Metalurjusi Yontemiyle Uretilmesi Ve Karakterizasyonu Synthesis and
7/96
vii
TEEKKR
Bu tezin ynlendirilmesinde ve almalarm esnasnda her trl destei salayan
danmanm Yrd. Do. Dr. Dursun ZYREKe, almama olan desteklerinden dolay
sonsuz teekkrler sunmay bir bor bilirim.
almam sresince, bana maddi ve manevi katklarda bulunarak yardmc olan
arkadalarma sonsuz teekkrlerimi sunarm.
Bu gnlere gelmemde maddi ve manevi desteklerini esirgemeyen aileme sonsuz sayg ve
teekkrlerimi sunarm.
8/2/2019 Aluminyum Matrisli Kompozit Malzemelerin Toz Metalurjusi Yontemiyle Uretilmesi Ve Karakterizasyonu Synthesis and
8/96
viii
NDEKLER
Sayfa
KABUL........................................................................................................................... ii
ZET................................................................................................................................ iii
ABSTRACT.................................................................................................................. v
TEEKKR.................................................................................................................. vii
NDEKLER.............................................................................................................. viii
EKLLER DZN....................................................................................................... xi
ZELGELER DZN................................................................................................. xvi
SMGELER VE KISALTMALAR DZN.................................................................. xvii
BLM 1 GR.......................................................................................................... 1
BLM 2 MEKANK ALAIMLAMA..................................................................... 3
2.1 TANIMI VE TARHES................................................................................. 3
2.2 MEKANK ALAIMLAMA LEM............................................................... 4
2.2.1 Hammadde.................................................................................................. 4
2.2.2 Deirmen Tipleri......................................................................................... 52.2.3 lem Parametreleri..................................................................................... 7
2.2.3.1 tme Kab............................................................................................ 8
2.2.3.2 tme Hz ............................................................................................. 9
2.2.3.3 tme Sresi.......................................................................................... 9
2.2.3.4 tc Malzemelerin Tipi..................................................................... 10
2.2.3.5 Bilya-Toz Arlk Oran........................................................................... 10
2.2.3.6 Kabn Doluluk Oran................................................................................ 11
2.2.3.7 tme Atmosferi................................................................................... 11
2.2.3.8 lem Kontrol Kimyasallar (KK)........................................................... 12
2.2.3.9 tme Scakl...................................................................................... 12
2.3 MEKANK ALAIMLAMA MEKANZMASI................................................ 12
2.3.1 Snek-Snek Sistemi.................................................................................. 15
2.3.2 Snek-Gevrek Sistemi................................................................................. 16
8/2/2019 Aluminyum Matrisli Kompozit Malzemelerin Toz Metalurjusi Yontemiyle Uretilmesi Ve Karakterizasyonu Synthesis and
9/96
ix
NDEKLER (devam ediyor)
Sayfa
2.3.3 Gevrek-Gevrek Sistemi.......................................................................... 17
2.4 TAKVYE ELEMANI....................................................................................... 17
2.4.1 Takviye Elemanlarnn Seimi.................................................................... 182.4.2 Takviye Elemannn ekli........................................................................... 18
2.5 TOZLARIN PRESLENMES............................................................................ 19
2.6 SERTLK............................................................................................................ 21
BLM 3 ALUMNYUM MATRSL KOMPOZT MALZEMELER..................... 22
BLM 4 MALZEME VE METOT............................................................................ 26
4.1 MA/MNN YAPILDII TTREML DERMEN................................... 264.2 MA/MNN YAPILDII ATRTOR DERMEN........................................ 27
4.3 DENEYSEL PARAMETRELER...................................................................... 27
4.3.1 MA/M arj lemi.................................................................................... 27
4.3.2 Matris Malzemesi........................................................................................ 28
4.3.3 Takviye Elemanlar..................................................................................... 28
4.3.4 MA/M Ortam.......................................................................................... 28
4.3.5 tc Bilyalarlar..................................................................................... 28
4.3.6 lem Kontrol Kimyasal (KK).................................................................. 294.3.7 tme Sresi ............................................................................................. 29
4.4 KARAKTERZASYON ALIMALARI........................................................ 29
4.4.1 Numune Hazrlama lemleri...................................................................... 29
4.4.2 Numune Karakterizasyon lemleri............................................................. 29
4.4.2.1 Optik Mikroskop ncelemesi.................................................................... 29
4.4.2.2 Tarama Elektron Mikroskobu (SEM) ve EDAX ncelemesi.................. 29
4.4.2.3 Toz Boyut Analizleri................................................................................ 30
4.4.2.4 Souk Presleme........................................................................................ 304.4.2.5 Sinterleme lemi..................................................................................... 31
4.4.2.6 Younluk lm lemi........................................................................... 31
4.4.2.7 Sertlik lmleri...................................................................................... 31
BLM 5 DENEYSEL SONULARIN DEERLENDRLMES .......................... 32
8/2/2019 Aluminyum Matrisli Kompozit Malzemelerin Toz Metalurjusi Yontemiyle Uretilmesi Ve Karakterizasyonu Synthesis and
10/96
x
NDEKLER (devam ediyor)
Sayfa
5.1 BALANGI MALZEMELERNN KARAKTERZASYONU..................... 32
5.2 TAKVYE MALZEMELERNN KARAKTERZASYONU ...................... 33
5.3 TTREML DERMENDE RETLEN MATRS MALZEMESNNKARAKTERZASYONU .............................................................................. 34
5.4 TTREML DERMENDE RETLEN MMK MALZEMELERNN
KARAKTERZASYONU .............................................................................. 37
5.5 ATRTR DERMENDE RETLEN MATRS MALZEMELERN
KARAKTERZASYONU ............................................................................. 52
5.6 ATRTRDE RETLEN MMK MALZEMELERN
KARAKTERZASYONU................................................................................. 55
6 TARTIMA....................................................................................................... 69
BLM 6 SONULAR VE DEERLENDRMELER.............................................. 72
KAYNAKLAR ......... 75
ZGEM.. 78
8/2/2019 Aluminyum Matrisli Kompozit Malzemelerin Toz Metalurjusi Yontemiyle Uretilmesi Ve Karakterizasyonu Synthesis and
11/96
xi
EKLLER DZN
No Sayfa
2.1 Mekanik olarak alamlanm rnlerin tipik potansiyel uygulamalar..... 4
2.2 Salnml tip deirmenlere bir rnek.. 5
2.3 Planeter deirmene bir rnek. 6
2.4 Atritr tip deirmene bir rnek... 6
2.5 Ticari tip deirmene rnek . 7
2.6 Tungsten karbrden yaplm SPEX tipi kartrcnn; tme kab, kapak,
conta ve bilyalardan oluan tme hcresi........................... 9
2.7 Glowbox ortamnda yaplan arj ilemi............ 11
2.8 Mekanik alamlama srasnda bilyalar-toz-bilyalar arpmas 13
2.9 MA safhalar..........................................................................................................
2.10 MA kullanlan element balang tozlarnn ve deformasyon karakteristiklerinin
ematik gsterimi .. 14
2.11 tme artlarnda kk paracklarn kaynaklanma eilimleri nedeniyle
birlikte byk paracklar oluturmas ve sonra krlarak kk parack
oluumu.. 15
2.12 MA esnasndaki snek-snek sistem ilem basamaklar ........... 16
2.13 MA esnasndaki snek-gevrek sistem ilem basamaklar..... 17
2.14 Kalpta presleme ileminin ematik gsterimi ..... 20
2.15 Preslemedeki younluk dalm .. 21
3.1 Kompozit malzemeleri meydana getiren malzeme snflar ..... 24
3.2 eitli fiberlerle glendirilerek seilmi MMK ler..........
3.3 Srekli fiber takviyeli iki tr MMK iin ve takviyesiz metaller iin scaklk
sonular 26
4.1 Titreimli MA/M deirmeninin ematik grn 27
4
5
6
6
7
9
11
13
14
14
15
16
1719
21
23
24
25
26
8/2/2019 Aluminyum Matrisli Kompozit Malzemelerin Toz Metalurjusi Yontemiyle Uretilmesi Ve Karakterizasyonu Synthesis and
12/96
xii
EKLLER DZN (devam ediyor)
No Sayfa
4.2 (a) S Tipi atritr atritr (b) Hazne .....
4.3 Souk preslemede kullanlan kalp....
4.4 Sinterleme scaklk-zaman grafii.....4.5 Sinterleme ilemi mekanizmas.....
5.1 Deney lem Akemas......
5.2 MA/M ileminde kullanlan Al tozunun optik mikroskop grnts.....
5.3 MA/M ileminde kullanlan Al tozunun optik mikroskop grnts.....
5.4 Drt farkl srede srelerde mekanik tme ilemine tabi tutulan Alnin optik
mikroskopgrntleri.....................................................................................
5.5 30 dakikalk tme sonras elde edilmi saf Alnin ...........
5.6 Saf Alnin tme sresine bal toz boyut sonular...........................
Saf Alnin tme sresine bal sertlik sonular.................
5.8 Saf Alnin tme sresine bal younluk sonular..........
5.9 Belirli srelerde mekanik tlen % 5 SiC takviyeli MMK yapnn optik
mikroskop grnts.....
5.10 30 dakikalk tme sonras elde edilmi % 5 SiC takviyeli MMK yapnn
sonular.................................................
5.11 % 5 SiC takviyeli MMK malzemelerin tme sresine bal toz boyut sonular..
5.12 % 5 SiC takviyeli MMK malzemelerin tme sresine bal sertlik sonular......
5.13 % 5 SiC takviyeli MMK malzemelerin tme sresine bal younluk sonular..
5.14 Belirli srelerde mekanik tlm % 10 SiC takviyeli MMK malzeme
yapsnn optik mikroskop grnts......................................................................
5.15 30 dakikalk tme sonras elde edilmi % 10 SiC takviyeli MMK
yapnn sonular............................................................
5.16 % 10 SiC takviyeli MMK malzemelerin tme sresine bal toz boyut
sonular........... 45
5.17 60 dakikalk tme sonras elde edilmi % 10 SiC takviyeli MMK
tozlarn sonular........................................................
5.18 90 dakikalk tme sonras elde edilmi % 10 SiC takviyeli MMK
yapnn sonular.........................................................
28
31
3232
34
35
35
36
37
3738
39
40
41
41
42
42
43
44
45
46
46
47
27
30
3131
32
33
33
34
37
3535
36
37
38
39
39
40
41
42
43
43
44
45
8/2/2019 Aluminyum Matrisli Kompozit Malzemelerin Toz Metalurjusi Yontemiyle Uretilmesi Ve Karakterizasyonu Synthesis and
13/96
xiii
EKLLER DZN (Devam ediyor)
No Sayfa
5.19 120 dakikalk tme sonras elde edilmi % 10 SiC takviyeli MMK
tozlarn sonular.........................................................................
5.20 % 10 SiC takviyeli MMK malzemelerin tme sresine bal sertlik sonular...5.21 % 10 SiC takviyeli MMK malzemelerin tme sresine bal younluk
sonular......................................................................................................
5.22 Belli srelerde mekanik tlm % 15 SiC takviyeli MMK yaplarn optik
mikroskop grntleri........
5.23 % 15 SiC takviyeli MMK malzemelerin tme sresine bal toz boyut
sonular...
5.24 % 15 SiC takviyeli MMK malzemelerin tme sresine bal sertlik sonular...
5.25 % 15 SiC takviyeli MMK malzemelerin tme sresine bal younluk
sonular..............
5.26 Belirli srelerde mekanik tlm % 20 SiC takviyeli MMK yaplarn optik
mikroskop grntleri.............................................................................
5.27 % 20 SiC takviyeli MMK malzemelerin tme sresine bal toz boyut
sonular....................................................................................................
5.28 % 20 SiC takviyeli MMK malzemelerin tme sresine bal sertlik sonular..
5.29 % 20 SiC takviyeli MMK malzemelerin tme sresine bal younluk
sonular......................................................................................................
5.30 Belirli srelerde mekanik tlen Alnin optik mikroskop grntleri.. 55
5.31 Saf Alnin tme sresine bal toz boyut sonular..........................................
5.32 Saf Alnin tme sresine bal sertlik sonular........................
5.33 Saf Alnin tme sresine bal younluk sonular.....................
5.34 Belirli srelerde mekanik tlen % 5 SiC takviyeli MMK malzeme yapsnn optik
mikroskop grnts 58
5.35 % 5 SiC takviyeli MMK malzemelerin tme sresine bal toz boyut
sonular................................................................................................................
46
47
47
48
49
50
50
51
52
52
53
54
54
55
56
57
58
8/2/2019 Aluminyum Matrisli Kompozit Malzemelerin Toz Metalurjusi Yontemiyle Uretilmesi Ve Karakterizasyonu Synthesis and
14/96
xiv
EKLLER DZN (Devam ediyor)
No Sayfa
5.36 % 5 SiC takviyeli MMK malzemelerin tme sresine bal sertlik sonular.........
5.37 % 5 SiC takviyeli MMK malzemelerin tme sresine bal younluk sonular
5.38 Belli srelerde mekanik tlm % 10 SiC takviyeli MMK yapnn optikmikroskop grnts. .... 61
5.39 120 dakikalk tme sonras elde edilmi % 10 SiC takviyeli MMK
yapnn sonular.................................................
5.40 % 10 SiC takviyeli MMK malzemelerin tme sresine bal toz boyut
sonular..............
5.41 % 10 SiC takviyeli MMK malzemelerin tme sresine bal sertlik sonular
5.42 % 10 SiC takviyeli MMK malzemelerin tme sresine bal younluk
sonular
5.43 Belli srelerde mekanik tlm % 15 SiC takviyeli MMK yaplarn optik
mikroskop grntleri 65
5.44 % 15 SiC takviyeli MMK malzemelerin tme sresine bal toz boyut
sonular...
5.45 %15 SiC takviyeli MMK malzemelerin tme sresine bal sertlik sonular
5.46 % 15 SiC takviyeli MMK malzemelerin tme sresine bal younluk
sonular................
5.47 Belirli srelerde mekanik tlm % 20 SiC takviyeli MMK yaplarn optik
mikroskop grntleri 68
5.48 % 20 SiC takviyeli MMK malzemelerin tme sresine bal toz boyut
sonular
5.49 % 20 SiC takviyeli MMK malzemelerin tme sresine bal sertlik sonular
5.50 % 20 SiC takviyeli MMK malzemelerin tme sresine bal younluk
sonular.....................................................
5.51 Her iki deirmende mekanik olarak tlen MMK malzemelerin tme
sresine bal toz boyut sonular...
58
59
60
61
62
62
63
64
65
65
66
67
68
68
69
70
8/2/2019 Aluminyum Matrisli Kompozit Malzemelerin Toz Metalurjusi Yontemiyle Uretilmesi Ve Karakterizasyonu Synthesis and
15/96
xv
EKLLER DZN (Devam ediyor)
No Sayfa
5.52 Her iki deirmende mekanik olarak tlen MMK malzemelerin tme
sresine bal sertlik sonular............................................................................ 71
5.53 Her iki deirmende mekanik olarak tlen MMK malzemelerin tmesresine bal younluk sonular. 72
8/2/2019 Aluminyum Matrisli Kompozit Malzemelerin Toz Metalurjusi Yontemiyle Uretilmesi Ve Karakterizasyonu Synthesis and
16/96
xvi
ZELGELER DZN
No Sayfa
4.1 Matris malzemesinin kimyasal bileimi. 28
4.2 tc bilyalarlerin kimyasal bileimi.. 28
8/2/2019 Aluminyum Matrisli Kompozit Malzemelerin Toz Metalurjusi Yontemiyle Uretilmesi Ve Karakterizasyonu Synthesis and
17/96
xvii
SMGELER VE KISALTMALAR DZN
Al : alminyum
Al2O3 : almina
Ar : argonBe : berilyum
Bi : bizmut
Co : kobalt
Cu : bakr
Ge : germanyum
He : helyum
KW : kilovat
d : devirdak : dakika
V : volt
mm : milimetre
Mn : mangan
N : azot
Nb : niyobyum
NH3 : amonyak
Si : silisyum
SiC : silisyum karbr
Si3N4 : silisyum nitrit
Ti : titanyum
WC : tungsten karbr
ZrO2 : zirkonyum oksit
m : mikron metre
C : santigrat derece
8/2/2019 Aluminyum Matrisli Kompozit Malzemelerin Toz Metalurjusi Yontemiyle Uretilmesi Ve Karakterizasyonu Synthesis and
18/96
xviii
KISALTMALAR
BTO : Bilyalar Toz Oran
M : ngot Metalrjisi
KK : lem Kontrol KimyasalMA : Mekanik Alamlama
MMK : Metal Matris Kompozit
M : Mekanik tme
ODS : Oksit Dalmla Glendirilmi
SEM : Tarama Elektron Mikroskobu
TEM : Geirimli Elektron Mikroskobu
O : arj Oran
TM : Toz Metalrjisi
8/2/2019 Aluminyum Matrisli Kompozit Malzemelerin Toz Metalurjusi Yontemiyle Uretilmesi Ve Karakterizasyonu Synthesis and
19/96
1
BLM 1
GR
Malzeme bilimcileri tarafndan yaplan bilimsel aratrmalar malzemelerin performans ve
zelliklerini gelitirmeye ynelik olarak srekli devam etmektedir. Mekanik, kimyasal ve
fiziksel zelliklerdeki nemli gelimeler; geleneksel termal, mekanik ve termomekanik
ilem metotlar ve kimyasal modifikasyonlarla elde edilmektedir. Bununla beraber
geleneksel metodlarla retilen malzemelerden daha gl, daha tok ve daha hafif
zelliklere sahip malzemelerin gereksinimi, ileri malzemelerin dizaynna vegelitirilmesine yol amtr (Suryanarayana, 2001). Bu gelimeler erevesinde geleneksel
alamlamann neden olduu snrlar ortadan kaldrarak, geleneksel metotlarla
retilemeyen ve birbiri ierisinde karmayan malzemelerin retilebilmesi iin mekanik
alamlama (MA) teknii kullanlmaktadr. MA dengeli ve dengesiz fazlarn her ikisinin de
sentezini yapabilen basit ve yararl bir yntemdir (Suryanarayana, 1998).
Toz metalurjisi (TM), ingot metalurjusi (M) ile karlatrldnda MMK malzeme
retiminde baz avantajlar salar. Bu avantajlardan en nemlisi dk retim scakldr ki
matris ile takviye eleman arasndaki istenmeyen reaksiyonlar en aza indirilir ve gl ara
yzey reaksiyonlar nlenir. Ayrca alternatif metotlarla retilemeyen SiC takviyeli
Titanyum (Ti) alamlar gibi malzemeler TM ile retilebilmektedir. Takviye eleman
olarak paracklar ya da whiskerler kullanlan kompozitler dier alternatif metotlardan ok
daha kolay olarak TM metoduyla elde edilmektedir. TMnin bir baka avantaj da takviye
eleman dalmnn dzenli olmasdr (Torralba et al, 2003).
Matris malzemesinin seimi balca scaklk, dayanm, younluk ve maliyete baldr.
rnek olarak Ti ok yksek mukavemet ve normal scaklk gerektiren uygulamalarda
kullanlabilir. Bununla beraber Al dk younluk ve dk maliyetinden dolay Ti yerine
kullanlabilmesine ramen yksek scaklklardaki dayanm ve mukavemeti Ti dan daha
dktr. Matris malzemesinin seiminde dier baz faktrler ise sneklik, krlma tokluu
ve yorulma direncidir (Rhee et al, 2003).
8/2/2019 Aluminyum Matrisli Kompozit Malzemelerin Toz Metalurjusi Yontemiyle Uretilmesi Ve Karakterizasyonu Synthesis and
20/96
2
Al alamlarnda takviye eleman olarak seramik paracklar daha fazla tercih edilmektedir.
Al alamlarnda takviye eleman olarak SiC ve Al2O3 paracklar yaygn olarak
kullanlmaktadr. SiC, paracklar retilen kompozit malzemenin ekme dayanmnda ve
elastikiyet modlnde art salar. Ayrca, SiC takviyesi anma dayanmnda da bir artsalamaktadr (Torralba et al, 2003).
MMKlarn zellikleri matris malzemesine, takviye elemanna ve matris-takviye eleman
ara yzeyine baldr. MMK malzeme retimi iin eitli matris malzemeleri
kullanlmaktadr. Havaclk, uzay ve otomotiv endstrilerinde; alminyum ve titanyum
alamlar, hafif ve basn-arlk oranndaki nemli potansiyelden dolay MMK malzeme
retiminde matris malzemesi olarak kullanlmaktadr. Al alamlar dk younluk,
mekanik ve srtnme zelliklerinden dolay eitli endstrilerde kullanlan kompozitmalzeme retimi iin ok elverilidir. Al kompozit retiminde son zamanlarda parack
takviye eleman olarak SiC, Al2O3 ve intermetalik sistemler kullanlmaktadr (Torralba et
al, 2003).
Bu tez almasnda saf Al ile farkl hacim oranlarnda SiC paracklar kartrlarak argon
atmosferinde mekanik tme yaplmtr. tme ilemi titreimli ve atritr tipi MA/M
deirmenlerinde yaplmtr. Elde edilen farkl oranlardaki numunelerin optimum
deerlerinin belirlenebilmesi iin eitli karakterizasyon ilemleri yaplmtr. Bualmann amac, gnmz endstrisinde kullanlmakta olan geleneksel retim
metotlarndan baka metodlar kullanlarak, yksek dayanmda ve dk younlukta
malzeme retmektedir. Bilindii gibi zellikle havaclk, otomotiv, savunma ve uzay
endstrisinde hafif younluklu yksek dayanml malzemelere ihtiya duyulmaktadr.
Daha da iyi sonular elde edilebilmesi iin gelimi lkelerde bu konudaki almalar
hzla srdrlmektedir.
8/2/2019 Aluminyum Matrisli Kompozit Malzemelerin Toz Metalurjusi Yontemiyle Uretilmesi Ve Karakterizasyonu Synthesis and
21/96
3
BLM 2
MEKANK ALAIMLAMA
2.1 TANIMI VE TARHES
MA yksek enerjili bilyal deirmende toz paracklarnn souk kaynaklanmas, krlmas
ve tekrar kaynaklanmasn ieren bir toz metalrjisi (TM) tekniidir. Bu metot ilk olarak
oksit dalm ile sertletirilmi (ODS) nikel ve demir bazl malzemelerin ticari olarak
retilmesi iin International Nickel Company Paul D. Merica aratrma laboratuarnda1966l yllarda gaz trbn uygulamalar iin gelitirilmitir (Suryanarayana, 2001).
1981 ylnda yttrium-kobalt intermetalik bileiinin mekanik tme yoluyla dzensiz bir
faz oluumu ve 1983de de harmanlanm elemental toz karmnn bilyalarla tme
yoluyla nikel-niobium sisteminde MA baarl bir ekilde uygulanmtr. 1980lerin
ortalarndan itibaren sre gelen birok incelemeler sonucunda dzensiz alamlar,
kristallemi aradaki benzer fazlar, kristaller ve sper doymu kat kristaller ieren yar
kararl ve kararl fazlarn varyasyonlarnn sentezi uygulanmtr (Suryanarayana, 1998).
Bu sre iersinde geleneksel tekniklerle retimi zor veya snrl olan alamlarda ergime
ve katlama aamasndaki problemleri ortadan kaldrmak iin nemli bir retim teknii
olmutur (Benjamin, 1976; Sudaresan et al, 1987). Basit ama etkin olan bu ilem teknii
metaller, seramikler ve kompozit malzemelerin retiminde uygulanmaktadr
(Suryanarayana, 1998). Mekanik olarak alamlanm rnlerin tipik potansiyel
uygulamalar ekil 2.1de gsterilmitir (Suryanarayana et al, 2001). MA nn nemli
nitelikleri;
nce dalml ikincil faz paracklarnn retilebilmesiKat znrlk snrlarnn geniletilebilmesiTane boyutu takviyesi nanometre boyutunun altnda olmasOrijinal kristal benzeri kristal fazlarnn sentezi
8/2/2019 Aluminyum Matrisli Kompozit Malzemelerin Toz Metalurjusi Yontemiyle Uretilmesi Ve Karakterizasyonu Synthesis and
22/96
4
Amorf (cams) fazlarnn gelitirmesiAlam yaplmas zor olan alam elementlerinin alamlandrlabilmesidir(Suryanarayana, 1998).
ekil 2.1 Mekanik olarak alamlanm rnlerin tipik potansiyeluygulamalar (Suryanarayana et al, 2001).
2.2 MEKANK ALAIMLAMA LEM
MA ilemi doru oranda tozlarn kartrlmasyla balar ve orta iddetli tme iledeirmen iersinde genellikle elik bilyalar vastasyla tlr. Bu karm arzu edilen
kararl hale ulaana kadar tlmektedir. MA ileminin nemli bileenleri hammadde,
deirmen ve ilem parametreleridir (Suryanarayana, 2001).
2.2.1 Hammadde
MA ilemi iin kullanlan hammaddeler 1 ile 200 m orannda parack boyutuna sahip
ticari saf tozlardr. Toz parack boyutu tc bilyalar boyutundan daha byk
olmadka nemli deildir. nk toz parack boyutu tme zamanna bal olarakazalr ve birka dakika tmeden sonra birka mikron azalr. Ham tozlar; saf metaller,
ana alamlar, n hazrlanm tozlar ve refrakter bileenler olarak kategorilere ayrlr
(Suryanarayana, 2001).
MekanikAlamlama
Orjinal fazn sentezi, karpitler,nitritler, silikatlar, fiziksel buhar
tortusu, lehim v.s.
Tek tanelimalzemeler
Saf metallerinretimi
Oksit dalmile sertletirilmi
Sper anmalmalzemeler
Hidrojen depolayc, manyetikmalzemeler, sensrler, katalizrler
8/2/2019 Aluminyum Matrisli Kompozit Malzemelerin Toz Metalurjusi Yontemiyle Uretilmesi Ve Karakterizasyonu Synthesis and
23/96
5
2.2.2 Deirmen Tipleri
MA ileminde kullanlan deirmen tiplerini; salnml deirmenler, planeter deirmenler,
atritr, ticari deirmenler ve yeni dizayn deirmenler olarak be ana balk altnda
toplayabiliriz. Bu deirmenlerin kapasiteleri ve tme etkileri farkldr, ayrca soutma
sistemleri gibi ilave elemanlara sahiptirler. Salnml deirmenler genel olarak laboratuar
aratrmalar iin kullanlan 10 gr. toz tebilen deirmenlerdir. ekil 2.2de salnml tip
deirmenlerin bir rnei gsterilmitir (Suryanarayana, 1998).
ekil 2.2 Salnml tip deirmenlere bir rnek (Suryanarayana, 1998).
Dier bir deirmen tipi olan planeter deirmenler 100-200 gr tme yapabilen deirmen
eitidir. ekil 2.3de planeter deirmene bir rnek gsterilmitir (Suryanarayana, 1998).
8/2/2019 Aluminyum Matrisli Kompozit Malzemelerin Toz Metalurjusi Yontemiyle Uretilmesi Ve Karakterizasyonu Synthesis and
24/96
6
ekil 2.3 Planeter deirmene bir rnek (Suryanarayana, 1998).
Atritrler byk miktarlarda (45 kg. civar) toz tebilen deirmenlerdir. ekil 2.4de
atritr tip deirmene bir rnek gsterilmitir (Suryanarayana, 1998).
ekil 2.4 Atritr tip deirmene bir rnek (Suryanarayana, 1998).
8/2/2019 Aluminyum Matrisli Kompozit Malzemelerin Toz Metalurjusi Yontemiyle Uretilmesi Ve Karakterizasyonu Synthesis and
25/96
7
Ticari tip deirmenlerde MA iin kullanlan dier tip deirmenlere oranla daha byk toz
ebatlarnn tlebildii ve yaklak olarak 1.5 ton kapasiteli deirmen tipidir. ekil
2.5de ticari tip deirmene rnek gsterilmitir (Suryanarayana, 1998).
ekil 2.5 Ticari tip deirmene rnek (Suryanarayana, 1998).
Yeni dizayn deirmenler belirlenmi amalar iin gelitirilmi deirmen tipleridir. ubuklu
krc, titreimli deirmenler ve elektrikle starak 300 oC a kadar yksek scaklklarda ve
sv azot pskrterek ok dk scaklklarda tme yaplabilen deirmenler
kullanlmaktadr (Suryanarayana, 2001).
2.2.3 lem Parametreleri
MA yoluyla retilen malzemelerde elde edilmek istenen optimum zelliklerin salanmas
iin baz ilem parametrelerinin kontrol altnda tutulmas gerekir. MA ilem parametreleri
birbirleri ile baml olarak deerlendirilmelidir. MA ilem parametreleri;
8/2/2019 Aluminyum Matrisli Kompozit Malzemelerin Toz Metalurjusi Yontemiyle Uretilmesi Ve Karakterizasyonu Synthesis and
26/96
8
tme Kabtme Hztme Zamantc Malzemelerin TipiBilya-Toz Arlk Oran (BTO)Kabn Doluluk Orantme Atmosferilem Kontrol Kimyasallar (KK)tme Scakldr (Suryanarayana, 2001).2.2.3.1 tme Kab
tme kab olarak kullanlan malzeme seiminde, tc bilyalarlarin kabn ieperlerine arparak andrdndan ve ayrca i eperlerden kopan paralar tozun
kimyasal kompozisyonunu deitirdiinden ve kirlettiinden dolay dikkat edilmesi
gerekir. Eer tme kabnn yapmnda kullanlan malzeme, toz malzemesinden farkl
ise, kabn i eperlerinden kopan paracklar tozu kirletir. tme kab yapmnda
kullanlan malzemeler; sertletirilmi elik, takm elii, sertletirilmi krom elii,
temperlenmi elik, paslanmaz elik, tungsten karbr (WC)-kobalt (Co), WC kapl elik ve
yatak elii gibi anmaya kar dayankl malzemelerdir. Belirli amalar iin bakr,
titanyum, sinterlenmi korondum, yitriya ile stabilize edilmi zirkonya, ksmi
kararlatrlm zirkonya-yitriya, safir, akik ta, sert porselen, silisyum nitrit (Si3N4) ve
bakr (Cu)-berilyum (Be) gibi malzemeler de tme kab yapmnda kullanlmaktadr.
tme kabnn yapmnda kullanlan malzeme kadar kabn ekli ve zellikle kabn i
dizayn nemlidir. Hem dz kenarl hem de yuvarlak kenarl tme kaplar
kullanlmaktadr. Alamlama ileminde, dz kenarl kaplar yuvarlak kenar kaplara gre
daha fazla kullanlmaktadr. ekil 2.6da Tungsten karbr den yaplm SPEX tipi
kartrcnn; tme kab, kapak, conta ve bilyalarlardan oluan tme hcresi
gsterilmitir (Suryanarayana, 2001).
8/2/2019 Aluminyum Matrisli Kompozit Malzemelerin Toz Metalurjusi Yontemiyle Uretilmesi Ve Karakterizasyonu Synthesis and
27/96
9
ekil 2.6 Tungsten karbr den yaplm SPEX tipi kartrcnn; tme kab, kapak,conta ve bilyalarlardan oluan tme hcresi (Suryanarayana, 2001).
2.2.3.2 tme Hz
Yksek devirli alan deirmenlerde toz enerji girii daha fazla olur. Bu yzden deirmendizaynnda alabilecei maksimum devir snr gz nnde bulundurulur. rnein,
geleneksel bilyal deirmende dnme hz art bilyalarlarn hareket hzn artrr ve belli
bir hzn zerinde, bilyalarlar kabn duvarna yaparak arpma kuvveti ile aa
dmeyecektir. Bu yzden, maksimum hzda, maksimum arpma enerjisini retmek
amacyla bilyalarn maksimum ykseklikten aa dmesi iin kritik hz deerinin biraz
altnda olmaldr.
ok yksek hzlarda kabn scakl daha yksek bir deere ulaabilir. Bu, tozlardahomejenizasyon ve/veya alamlamay salamak iin avantajl olabilir. Ancak, baz
durumlarda scaklk art, dnm ilemini hzlandrr ve ar doymu kat zeltileri
veya tme srasnda oluan dier kararl fazlar bozulurken ayrca ortaya kan yksek
scaklk tozlar kirletebilir (Suryanarayana, 2001).
2.2.3.3 tme Sresi
Toz paracklarnn krlma ve souk kaynak arasnda dzenli bir durum elde etmek iingerekli en nemli ilem parametrelerinden birisi de tme sresidir. tme sresi
kullanlan deirmen tipine, tme younluuna, bilya-toz (BTO) oranna ve tme
scaklna baldr. MA ilem parametrelerinin her bir kombinasyonlarna gre tme
sreleri deiir. Eer tme sresi gereinden daha uzun olursa kirlenme seviyesinin
8/2/2019 Aluminyum Matrisli Kompozit Malzemelerin Toz Metalurjusi Yontemiyle Uretilmesi Ve Karakterizasyonu Synthesis and
28/96
10
artmas ve istenmeyen fazlarn olumas gibi beklenmeyen sonular ortaya kabilir. Bu
yzden tozun gerekli sre kadar tlmesi gerekmektedir (Suryanarayana, 2001).
2.2.3.4 tc Malzemelerin Tipi
tc malzeme olarak sertletirilmi elik, takm elii, sertletirilmi krom elii,
temperlenmi elik, paslanmaz elik, WC-Co ve yatak elii gibi malzemeler seilir.
tme malzemesinin younluu, bilyalarn toz zerinde byk arpma kuvveti
oluturmas iin yeterince yksek olmaldr. Ancak, tme kabnda olduu gibi, tme
malzemesi iin de baz zel malzemeler kullanlr. Bunlar: Cu, Ti, niyobyum (Nb),
zirkonyumoksit (ZrO2), akik ta, yitriya ile stabilize edilmi zirkonya, ksmi
kararlatrlm zirkonya + yitriya, safir, silisyum nitrit (SiN4) ve Cu-Be dir. tme kab
ve tme malzemelerinin ayn malzemeden yaplmas tercih edilmektedir(Suryanarayana, 2001).
2.2.3.5 Bilya-Toz Arlk Oran
Bilya-toz oran (BTO), tme ileminde nemli bir deikendir. BTO, farkl
aratrmaclar tarafndan, 1:1 gibi kk deerden 220:1 gibi byk deerlere kadar
deiik oranlarda deitirilmitir. Genellikle, salnml deirmeni gibi kk kapasiteli
deirmenlerde toz tlrken en yaygn kullanlan oran 10:1dir. Fakat tme, atritrgibi byk kapasiteli deirmende yapldnda, 50:1 ve hatta 100:1den daha yksek BTO
kullanlr (Suryanarayana, 2001).
BTO, tlen tozda zel bir faz elde etmek iin gerekli olan tme zamanna nemli bir
etkide bulunmaktadr. Daha yksek BTO tme zamann ksaltr. (rnein, bir SPEX
deirmeninde tlen Ti-% 33 Al toz karmnda amorf fazn oluumu, 10:1 BTO de 7
saatte, 50:1 BTOda 2 saatte elde edilirken 100:1 BTOda 1 saatte elde edilebilmektedir).
Yksek BTOda, bilyalarn arlk oranndaki arttan dolay, birim zamandaki yzdearpma says artar ve sonuta toz paracklarna daha fazla enerji transfer edilir. Bylece
alamlama daha hzl olur. Daha yksek enerjiden dolay, daha fazla s retimi
mmkndr ve bu da toz bileimini deitirebilir.
8/2/2019 Aluminyum Matrisli Kompozit Malzemelerin Toz Metalurjusi Yontemiyle Uretilmesi Ve Karakterizasyonu Synthesis and
29/96
11
2.2.3.6 Kabn Doluluk Oran
Bilyalarn ve toz paracklarnn tme kabnda serbeste hareket edebilmesi iin
yeterince boluk olmas gerekir. Bundan dolay, kabn toz ve bilyalarla doluluk oran
nemlidir. Eer bilyalar ve tozlarn miktar ok kkse, o zaman rn miktar da ok azolur. Dier taraftan miktar bykse, o zaman bilyalarn hareketi iin yeterince boluk
olmayacak, bu yzdende arpma enerjisi azalacaktr. Bu nedenle kap ar
doldurulmamal, kap boluunun yaklak % 50si dolu olmaldr (Suryanarayana, 2001).
2.2.3.7 tme Atmosferi
tme atmosferinin esas etkisi tozun kirlenmesi ile alakaldr. Bu yzden, tozlar ya
argon (Ar) ya da helyum (He) gibi asal gaz ile dolu kaplarda tlr. Yksek saflkta Artozlarn oksitlenmesini ve/veya kirlenmesini engellemek iin en yaygn kullanlan atmosfer
ortamdr. Oksitlenmenin, azot atmosferinde genellikle engellenebilecei veya minimize
edilebilecei yaplan aratrmalar sonucunda ortaya kmtr (Suryanarayana, 2001).
Normalde, tozlar kaba yklenmesi ve kaptan boaltlmas atmosfer kontroll glow-
boxlarda gerekletirilir. Bu glow-boxlar genellikle tekrar tekrar boaltlr ve Ar gazyla
doldurulur. ekil 2.7de glow-box ortamnda yaplan arj ilemi gsterilmitir.
ekil 2.7 Glow-box ortamnda yaplan arj ilemi (Drtblk vd., 2003).
zel amalar iin farkl tme atmosferleri kullanlmtr. Nitrit retmek iin azot (N) ve
amonyak (NH3) atmosferi kullanlmtr. Hidrit retmek iin H2 atmosferi kullanlmtr.
zellikle tozlar normal havada reaktif ise, tme kabnn iersinde normal havann olmas
8/2/2019 Aluminyum Matrisli Kompozit Malzemelerin Toz Metalurjusi Yontemiyle Uretilmesi Ve Karakterizasyonu Synthesis and
30/96
12
tozda oksitleri ve/veya nitritleri oluturur. Bu yzden, tme srasnda ntr bir atmosfer
kullanlr.
2.2.3.8 lem Kontrol Kimyasallar (KK)
Toz paracklar snek ise tlmesi srasnda ar plastik deformasyondan dolay
birbirlerine souk kaynaklanmaktadr. Gerek alamlama, toz paracklarnn birbirine
souk kaynaklanmas ve krlma arasnda bir denge srdrldnde olabilir. KK, toz
karmn tme srasnda souk kaynak etkisini azaltmak iin ilave edilir. KK kat veya
sv olabilir. KK ounlukla, yzey oksit kimyasallar olarak etki eden organik
bileiklerdir, fakat gerekli deildir. KK toz paracklarnn yzeyine absorbe edilir. Bu
durumda da toz paracklar arasndaki souk kaynak minimize olmaktadr. Ayrca tozlarn
aglomere (topaklanma) olmas nlenir. Parack yzeylerinde abisibe edilen yzey-aktifkimyasallar souk kayna engeller ve kat malzemenin yzey gerilimini azaltr.
Genellikle KK, toplam toz arjnn yaklak % 1-5i kadar kullanlr.
2.2.3.9 tme Scakl
Difzyon ilemi, son rn faz kat zelti, intermetalik faz nano yap veya amorf faz olup
olmadna bakmakszn, alam fazlarnn teekklnde gerekli olduundan dolay,
tme scakl herhangi bir alam sisteminde nemli bir etkiye sahiptir.
tme scakln zerine ok az aratrma yaplmtr. Bu almalar dk scaklk iin
tme kabna ya sv azot damlatlarak ya da tme scakln artrmak iin elektrikle
starak yaplmtr. Bu aratrmalar, kat zlebilirlik seviyelerindeki deimelerde
tme scaklnn etkisini incelemek veya farkl scaklklarda ya amorf faz ya da nano
kristalit yap biimlerini belirlemek amacyla yaplmtr. Nano kristallerin teekkl
srasnda, daha yksek scaklklarda tlen malzemeler iin, malzemede etkili gerilim
daha dk ve toz boyutunun daha geni olduu kaydedilmitir (Suryanarayana, 2001).
2.3 MEKANK ALAIMLAMA MEKANZMASI
MA, tekrarl deformasyon-kaynaklanma-krlma mekanizmas yoluyla homojen alam
elde etmek iin malzeme transferini kapsayan toz karmlarnn birlikte tlmesi
8/2/2019 Aluminyum Matrisli Kompozit Malzemelerin Toz Metalurjusi Yontemiyle Uretilmesi Ve Karakterizasyonu Synthesis and
31/96
13
ilemidir (Fogagnolo et al, 2002). ki elik bilyann arpmas esnasnda tozlarn bir ksm
bu bilyalarn arasna kalr. Tipik olarak, toplam arln 0,2 mg si her arpma esnasnda
bilyalarn arasna hapsolur. Bilya-toz-bilya ve bilya-toz-kap duvar arpmalarnda ve
parack krlmalarnda temiz yzeyler ortaya karmaktadr. ekil 2.8de mekanik
alamlama srasnda bilya-toz-bilya arpmas ematik olarak gsterilmitir(Suryanarayana, 2001).
ekil 2.8 Mekanik alamlama srasnda bilya-toz-bilya arpmas (Wojciechowski, 2000).
ekil 2.9 a da grld gibi balang aamasnda, iddetli bir souk kaynaklanmadan
dolay balang toz paracklar katmanlar. ekil 2.9 b de grld gibi hzl krlma
srasnda, krlma ve souk kaynak daha ince kompozit paracklar olumasna neden olur.
Bu safhada, helisel lameller paracklar iinde grlebilir. Hafif souk kaynak srasnda,
lamel alan 1m den daha kk, lameller daha ince ve daha helisel hal almaktadr (ekil
2.9 c). Son safha bir kararl hal pozisyonudur. Bu aama sonunda ilem tamamlanm ve
paracklar son derece deforme edilmi yar kararl yapda olmaktadr (Sundaresan and
Froes, 1987).
8/2/2019 Aluminyum Matrisli Kompozit Malzemelerin Toz Metalurjusi Yontemiyle Uretilmesi Ve Karakterizasyonu Synthesis and
32/96
14
ekil 2.9 MA safhalar (Sundaresan and Froes, 1987).
tmenin balangcnda tozlar yumuak olduu iin birbirleriyle kaynaklanma ve byk
tanecik oluturma eilimindedirler. Toz tanecik boyutlar balang tozlarn yaklak
kat kadardr. lem devam ettike tozlarda deformasyon sertlemesi nedeniyle krlmalar
olmaktadr. ekil 2.10da balang tozlar ve deformasyon zellikleri grlmektedir.
ekil 2.10 MA kullanlan element balang tozlarnn ve deformasyon karakteristiklerininematik gsterimi (Suryanarayana, 2001).
Bilya darbeleri etkisinden dolay bu aamada krlma eilimi souk kaynaktan daha yksek
olur ve toz boyutlar daha da klr. ekil 2.11de grl gibi tozlarn incelmesine
ramen paracklarn boyutu ayn kalarak tabakalar aras boluklar azalmakta ve parack
tabakalar ise artmaktadr (zyrek, 2002; Benjamin, 1976).
a. souk kaynaklanma b. krlma c . yenidenkaynaklanma
8/2/2019 Aluminyum Matrisli Kompozit Malzemelerin Toz Metalurjusi Yontemiyle Uretilmesi Ve Karakterizasyonu Synthesis and
33/96
15
ekil 2.11 tme artlarnda kk para cklarn kaynaklanma eilimleri nedeniylebirlikte byk paracklar oluturmas ve sonra krlarak kk parackoluumu (zyrek, 2002; Benjamin, 1976).
MAda metal ve alamlarnn farkl kombinasyonu mmkndr. Bunlar; snek-snek,
snek-gevrek ve gevrek-gevrek sistemleridir.
2.3.1 Snek-Snek Sistemi
Snek-snek sistemi MA iin ideal malzeme kompozisyonudur. Benjamin in nerisine
gre, alamn baarl olabilmesi iin en az % 15 snek bileene ihtiya vardr. Doru
alamlama, toz paracklarnn tekrarlanan souk kaynak ve krlma hareketinden dolay
olmaktadr (Suryanarayana, 2001).
lk olarak deformasyon altndaki paracklarn morfolojisi eeksenliden yasslamaya
doru deiir. Sonraki aamada kaynaklanma mekanizmas eeksenel parack oluumuna
neden olur. Bu aamada ynlenmi arayzey snrlar gzlenmektedir. Daha sonra kaynak
ve krlma mekanizmas dengeye ular ve arayzey snrlarnda yada kaynaklanma
ynnde rast gele ynlenmi paracklar oluur. Son aama kararl hal ilemi olarak
adlandrlmaktadr. Bu aamada mikroyapsal incelik devam eder ama parack boyutu
ayn kalr. ekil 2.12de MA esnasndaki snek-snek sistem ilem basamaklar
gsterilmitir (Fogagnolo et al, 2002).
tme sresi (saat)
Parackboyu
tu
8/2/2019 Aluminyum Matrisli Kompozit Malzemelerin Toz Metalurjusi Yontemiyle Uretilmesi Ve Karakterizasyonu Synthesis and
34/96
16
ekil 2.12 MA esnasndaki snek-snek sistem ilem basamaklar (Fogagnolo et al, 2002).
2.3.2 Snek-Gevrek Sistemi
tmenin ilk aamasnda gevrek paracklar krlmaya, snek paracklar ise
deformasyona maruz kalrlar. Daha sonra, snek paracklar kaynaklanmaya baladnda
gevrek paracklar bilyalarn arpmas sebebiyle iki veya daha ok snek paracn
arasnda kalr. Sonu olarak, krlm takviye paracklar kaynaklanm metal paracklar
arayzey snrlar iersine yerlemi olacaktr ve gerek kompozit meydana gelecektir.
Souk kaynaklanma MA ileminde etkili bir mekanizmadr ve paracklarn morfolojisi
laminal paracklarn kmelemesiyle deiir. Deformasyon, kaynaklanma ve kat dalm
sertleen malzemede krlma ilemini arttrr ve eeksenli morfoloji oluumuna katkda
bulunur. Kaynaklanma ve krlma mekanizmalar dengeye ulatktan sonra arayzey
snrlarnda rastgele ynelmi kompozit parack oluumunu arttrr. Kararl hal
aamasnda ar incelmeden dolay mikroyap optik mikroskop yoluyla arayzey
snrlarnda tam olarak grlememektedir. ekil 2.13de MA ilemi esnasnda snek-
gevrek sistemin ilem basamaklar ematik olarak gsterilmitir.
8/2/2019 Aluminyum Matrisli Kompozit Malzemelerin Toz Metalurjusi Yontemiyle Uretilmesi Ve Karakterizasyonu Synthesis and
35/96
17
ekil 2.13 MA esnasndaki snek-gevrek sistem ilem basamaklar (Fogagnolo et al,
2002).
2.3.3 Gevrek-Gevrek Sistemi
ki veya daha fazla gevrek bileenlerden oluan bir sistemde mekanik alamlama ilemi
baarl olmamaktadr. nk snek bileenin eksiklii souk kaynaklanma olayn
engeller ve alamlama gereklemez. Ancak, silisyum (Si)-germanyum (Ge) ve mangan
(Mn)-bizmut (Bi) gibi gevrek-gevrek bileen sistemlerinde alamlama olduu ve gevrek
intermetalik karmlarnn tlmesiyle de amorf fazlar retildii yaplan almalarda
belirlenmitir (Suryanarayana, 2001).
Gevrek bileenler tme srasnda krlr ve parack boyutu srekli klr. Ancak ok
kk toz paracklar snek davran gsterir ve bundan dolay boyutta klme
olmamaktadr. Bu durum ise ufalanma snr olarak isimlendirilmektedir (Suryanarayana,
2001).
2.4 TAKVYE ELEMANI
Kompozit malzemelerde takviye eleman olarak seramik elyaflar yada paracklar
kullanlmaktadr. Bir kompozit malzemede takviye elemannn esas grevi, yk tayarak
matrisin rijitliini ve dayanmn artrmaktr. Takviye eleman, kompoziti oluturan en
8/2/2019 Aluminyum Matrisli Kompozit Malzemelerin Toz Metalurjusi Yontemiyle Uretilmesi Ve Karakterizasyonu Synthesis and
36/96
18
nemli elemanlarndan biri olup kompozit zerine gelen ykn byk bir ksmn
tamaktadr (ahin, 2000).
MMKlarda takviye eleman olarak kullanlan baz refrakter malzemeler; refrakter
metaller, karbrler, nitrrler, boridler, oksitler, slfitler, intermetalikler ve silikatlardr.Refrakter metal malzemelerin yksek scaklklarda dayanmlarn muhafaza ettikleri ve
tamamen sert olduklar bilinmektedir.
2.4.1 Takviye Elemanlarnn Seimi
Seramik takviye paracklar; rijitlik, dayanm, sertlik, gibi iyi mekanik zelliklere sahip
olmaldr. Ayrca sinterleme srasnda reaksiyon faz olmakszn tane snr ara
yzeylerinde ekillenmelidir. TiC, TiN, TiB2, SiC, B4C gibi takviye elemanlar iinde bunaen uygun olan TiB dir. Bu malzemeler yksek ergime noktasna sahiptirler. Ayrca bir
takviye eleman seiminde farkl kriterler sz konusudur. Bu kriterler;
Kimyasal bileimErgime noktasYounlukekil ve boyutDifziteElastikiyet modlOluum serbest enerjisi (termal kararllk)Hacim ekmesiretim kolayl, faydas ve kullanmdr (zyrek, 2002).2.4.2 Takviye Elemannn ekli
Takviye elemannn farkl boyut ve ekillerde eitli matrislerde optimum performans eldeetmek iin birbirlerine nasl etki ettiklerini, zellikle sert bir matristeki tokluk deerini
gsteren, kabul edilmi uluslararas bir model belirlenememitir. Bu da kompozitlerin
tokluunun ilem yntemi ve malzemeyi oluturan elemanlarn zellikleri arasndaki
karmak bir etkileimle kontrol edildiini gstermektedir (zyrek, 2002).
8/2/2019 Aluminyum Matrisli Kompozit Malzemelerin Toz Metalurjusi Yontemiyle Uretilmesi Ve Karakterizasyonu Synthesis and
37/96
19
2.5 TOZLARIN PRESLENMES
TM paralar genel olarak tozlarn kalba konulmas, sktrma ve sinterleme olmak zere
aamada retilir. Bunlardan presleme ve sinterleme ilemleri ayn anda
yaplabilmektedir. TM paralar birka yntem ile ekillendirilir. Bunlar genel olarak;balayc yardmyla ekstrzyon, enjeksiyon kalplama, bulama dkm, erit dkmdr.
Younlatrma ve ekillendirmenin ayn anda olduu scak izostatik presleme (yksek
scaklkta sktrma) yaygn olarak kullanlan bir tekniktir. Bununla beraber, TM
paralarnn ekillerini koruyabilmeleri amacyla kimyasal balayclar kullanlarak eitli
dk basn metotlaryla da gerekletirilebilir.
Bu metotlarn tmnde temel ama tozlar istenilen ekillerde birletirmektir.ekillendirme/ birletirme metodunun seimi; kullanlan tozun tipi (kresel, snger), tozun
kimyas, rijit veya esnek kalplarn kullanlmas, balayc veya yalayc kullanm, direk
olarak tozlar birletirmek iin direk toz sprey kullanm gibi etmenlere baldr.
Tozlar eitli metotlarla yksek basn altnda sktrlr. Uygulanan kuvvet tozlar
paketler ve gzenei azaltr. ekillendirme metotlarndan farkl olarak sktrma teknikleri
parack deformasyonuna neden olmaktadr. eitli sktrma yntemleri kullanlmakla
beraber TM paralar retimi iin en ok tercih edilen rijit eksenli bir sktrma ekil2.14de grlmektedir.
Toz
ekil 2.14 Kalpta presleme ileminin ematik gsterimi (Dax et. al, 1998).
8/2/2019 Aluminyum Matrisli Kompozit Malzemelerin Toz Metalurjusi Yontemiyle Uretilmesi Ve Karakterizasyonu Synthesis and
38/96
20
Ancak sktrma yntemleri doal olarak farkl llere sahip son sinterlenmi parada
younluk farkllklar da oluturmaktadr. Bu durum toz paracklar boyunca kuvvet
iletiminin niform olmamasndan kaynaklanr.
ekil 2.14de grld gibi, kalp boluu metal tozlar ile doldurulur. Bir veya dahafazla zmbann eksenel hareketi ile 350-700 MPa yk uygulanr. Yk, metal toz
paracklarn mekanik olarak kilitler ve retimi istenen parann son haline yakn ekilde
ve llerde porozite oran yksek para elde edilir. Elde edilen ham malzemeden
kullanlacak para elde etmek iin malzemenin trne gre 1120-1200 oC scaklklarda 30-
120 dakika sinterlenir. Mhendislik paralarnn imalat iin kullanlan kalp sktrma
tekniinin baz sakncalar sz konusudur. Bunlar;
Geometrik ekilli paralarn retimi, zmbalarn eksenel hareketinden dolay snrldr. Toz paracklar ile kalp duvarlar arasndaki srtnme, metal tozlarnn niform olarak
birlemesine engel olduu iin younluk fark olumaktadr.
Ham paradaki younluk fark, sinterleme srasnda niform olmayan bir boyutdeiimine neden olmaktadr.
Sinterlenen paralarn mekanik zellikleri, blgesel younluk deiimlerinin birilevidir.
Rijit kalplarda souk presleme en yaygn kullanlan sktrma ilemidir. Fakat kalp
duvar srtnmesi sonucu sktrmada younluk gradyant olur. En yksek younluk
zmba yzeylerine yakn blgede olmaktadr. Hareketli bir kalp tablas, kalbn srtnme
hareketini dengeleme hareketiyle younluk gradyantn azaltr.
Kalpta sktrlan paralar iin tipik ham younluk tam younluun % 75-85i kadardr.
Ham younluk ounlukla uygulanan yk ile ilgilidir. stenilen seviyede younluk elde
etmek iin gerekli olan sktrma yk; toz ekli, parack ebad ve ebat dalm, tozkimyas, yalama ilemine baldr (Ferguson et al, 1998).
ekil 2.15de grld gibi rijit kalpta presleme ile retilen ham paralarda tozlar
boyunca kuvvet iletimi ve younluk dalm, izostatik preslemeye gre ok daha az
niform dalm gstermektedir. zel ilemlerle iki ilem tek bir kademede yaplabilir.
8/2/2019 Aluminyum Matrisli Kompozit Malzemelerin Toz Metalurjusi Yontemiyle Uretilmesi Ve Karakterizasyonu Synthesis and
39/96
21
Kalba yerletirilen tozun younluu tozun zelliklerine ve vurma veya titreim ieren toz
yerletirme metoduna baldr.
ekil 2.15 Preslemedeki younluk dalm (Ferguson et al, 1998).
2.6 SERTLK
Sertlik, malzemenin anmaya kar gsterdii direntir. eitli ilemler malzemenin
dayanm ve sertliinde art salar. Sertlik; Brinell, Rockwell yada Vickers sertlik
lmlerinden biriyle llmektedir (Norton, 2000 ).
TM de mikro ve makro sertlik olmak zere iki tip lm yaplmaktadr. Mikro sertlik
malzemenin her bir paracnn sertliidir . Makro sertlik genel olarak malzemenin yzey
sertliidir. Makro sertlik MPIF standart 43e gre llmektedir. Bu prosedrde basit
olarak;
Numuneler yeterli kalnlkta ve paralel konfigrasyonda olmalentik ac alet iin numuneler yeterli genilikte olmalNumunelerin her bir yzeyi kumlanmal ve numune yzeyinde apak bulunmamalNumune zerinden en az be farkl sertlik testi de yaplmaldr.
Mikro sertlik ise MPIF standart 51e gre yaplmaktadr. Mikro sertlik makro sertlie gre
yaplmas ok daha zordur ve zel ekipmanlar gerektirir (Norton, 2000).
8/2/2019 Aluminyum Matrisli Kompozit Malzemelerin Toz Metalurjusi Yontemiyle Uretilmesi Ve Karakterizasyonu Synthesis and
40/96
22
BLM 3
ALMNYUM MATRSL KOMPOZT MALZEMELER
Gelitirilmi mekanik zelliklerinin yannda, malzeme ve enerji kazanc bakmndan hafif
olmalar nedeniyle metal matrisli kompozitler (MMK) yeni malzemeler olarak dikkat
ekmektedir. Ayrca iyi srtnme ve anma zellikleri, bu malzemelerin anmaya kar
uygulamalarda srtnen ve anan blgelerin veya parann tamamnn bu malzemelerden
yaplmasn zorunlu klmaktadr (Agyekum et al, 1986). zellikle havaclk ve savunma
sanayinde hafif ve buna karn dayankl malzemelere olan ihtiya toz metalurjisi (TM) ileretilen metal matrisli kompozit kompozit malzemelere olan ilginin son on ylda
katlanarak artmasna sebep olmutur (Sanders et al, 1986).
Kompoziti oluturan bileenler, genelde farkl kimyasal bileime sahiptirler ve birbirleri
ierisinde znmezler. Yapsal olarak kompozitlerde tek bileenli alamlarla
baarlamayan gerekli zellikleri salamak zere bir metal alaml matris iinde srekli
veya sreksiz olmak zere iki ana grupta toplanmaktadr. ekline gre takviye malzemesi
be alt gruba ayrlmaktadr (Huda, 1995);
i. Srekli fiberlerii.Sreksiz (Ksa) fiberleriii.Wiskersiv.Paracklarv. Teller (Metal)Kompozit malzemeler, yapsal bileenlerin ekline ve matris yapsna gre;
i. Takviye edildikleri yapsal bileenlerine greSrekli fiber takviyeli kompozitler
Sreksiz parack takviyeli kompozitler
Wiskers veya sreksiz fiber takviyeli kompozitler
Levhasal kompozitler
Doldurulmu (veya iskelet) kompozitler
Tabakal kompozitler
8/2/2019 Aluminyum Matrisli Kompozit Malzemelerin Toz Metalurjusi Yontemiyle Uretilmesi Ve Karakterizasyonu Synthesis and
41/96
23
ii.Matris malzemesine greSeramik matrisli kompozitler (SMK)
Polimer matrisli kompozitler (PMK)
Metal matrisli kompozitler (MMK)
eklinde snflandrlmaktadr. ekil 3.1de kompozit malzemeleri meydana getirenmalzeme snflar gsterilmektedir (Schwartz,1984; Ashby, 1993).
Elastomerler
Seramikler Camlar
Polimerler
Kompozit
Malzeme
Metaller
ekil 3.1 Kompozit malzemeleri meydana getiren malzeme snflar (Ashby, 1993).
Bu adan, gnmzde elde edilebilen MMK ler balca gruptan birinde yer
almaktadr:
a. Katln ve ounlukla da mukavemetin artmasyla sonulanan, bir balayc matrisiine tane eklindeki katk maddelerinin ilavesiyle oluturulan parack esasl
kompozitler,
b. Yksek uzunluk/ap (L/D) oran nedeni ile daha byk yk iletimi yeteneine sahipdolaysyla yksek dayanml wiskers, ksa fiber veya lamel esasl kompozitler,
c. Fiberin yksek yeterlikli tm zelliklerini tayan srekli fiber esasl kompozitlerdir.
Alminyumun hafif bir metal olmas nedeni ile son yllarda alminyum matrisli
kompozitler zerinde youn aratrmalar yaplmaktadr. Bu almalarda ama hafif olan
ve stn zelliklere sahip yaplar elde etmektir. Alminyum ierisine ilave edilen SiC,
TiC, Al2O3 vb. takviye elemanlar ekme dayanm, elastikiyet modl, ama dayanm ve
8/2/2019 Aluminyum Matrisli Kompozit Malzemelerin Toz Metalurjusi Yontemiyle Uretilmesi Ve Karakterizasyonu Synthesis and
42/96
24
zellikle yksek scaklk dayanm gibi zellikleri olumlu ynde etkilemektedir (Silcock,
1989).
Metal matrisler de alminyuma odaklanma zellikle MMK lerin ticari almalaryla
artmtr. Birletirmelerdeki hafiflii, evre koullarna direnci ve faydal mekanikzellikleri alminyum alamlarn ok popler hale getirmitir. Hem de, deiik takviye
elemanlaryla takviye edilebilir. Bu takviye elemanlar srekli fiber olanlar bor, Al2O3,
SiC ve grafit fiberler ve eitli paracklar, ksa fiberler ve wiskerslerdir. eitli
alminyum matris MMK lerin yaplar ekil 3.2de gsterilmektedir.
ekil 3.2 eitli fiberlerle glendirilerek seilmi MMK ler (ASTM HandbookCommittee, 1988).
Ana metal ile, kompozitin gstermi olduu 260 C (500 F) zerindeki scaklklardaki
dayanm ekil 3.3de gsterilmektedir. Bu malzemelerin uygulama eitliliinin
programlanmas ve gelitirilmesi zerinde durulmaktadr (ASTM Handbook Committee,
2001).
8/2/2019 Aluminyum Matrisli Kompozit Malzemelerin Toz Metalurjusi Yontemiyle Uretilmesi Ve Karakterizasyonu Synthesis and
43/96
25
Scaklk C
425 540
Scaklk F800 1000
1380
205 315-20 950
Saf Alminyum
SiC / Al MMK
690
345
1035
Saf Titanyum
400 6000 2001725
200
870 980650 7600
Dayanm,
ksi
100
50
150
1600 18001200 1400
SiC / Ti MMK
250
Dayanm,
MPa
ekil 3.3 Srekli fiber takviyeli iki tr MMK iin ve takviyesiz metaller iin scaklksonular (Aydn, 1995; Akar, 1998).
8/2/2019 Aluminyum Matrisli Kompozit Malzemelerin Toz Metalurjusi Yontemiyle Uretilmesi Ve Karakterizasyonu Synthesis and
44/96
26
BLM 4
MALZEME VE METOT
4.1 MA/M NN YAPILDII TTREML DERMEN
MA/M ilemlerinde, tasarm ve imalat Z.K. Karabk Teknik Eitim Fakltesi atelye
ve laboratuarlarnda yaplm olan titreimli MA/M deirmeni kullanlmtr.
ekil 4.1de deneyin yapld titreimli MA/M deirmeni ematik olarak verilmektedir.
Cihaz 380 Vluk elektrik motorunun miline sk geme ile taklan kay-kasnak hareketi ile
almaktadr. Titreim, devinimi gerekletirecek krank miline ve oradan da yine sk
geme ile monte edilmi kasnaa iletilir. Krank miline bal olan biyel kolu dairesel
hareket dorusal harekete evirerek titreim hareketini gerekletirir. Cihaz; profil gvde,
380 Vluk motor, kasnaklar, krank mili, biyel kolu, kafes ve hazne olmak zere yedi
ksmdan olumaktadr.
ekil 4.1 Titreimli MA/M deirmeninin ematik grn.
8/2/2019 Aluminyum Matrisli Kompozit Malzemelerin Toz Metalurjusi Yontemiyle Uretilmesi Ve Karakterizasyonu Synthesis and
45/96
27
4.2 MA/MNN YAPILDII ATRTOR DERMEN
ekil 4.2de deneysel almalarn yapld atritr gsterilmektedir. Set (kartrc kollar)
birbirine dik alarda ilerler. Kartrma kollar bilyal arj enerjilendirir. Bu enerji bilyalar
arasndaki, bilya-kap duvarlar arasndaki ve bilya-kartrma mili-kartrc kollar
arasndaki arpmalardan dolay toz boyutunun klmesine sebep olmaktadr.
Paracklar aras arpma ve bilya kaymas ile toz boyutunda bir miktar klme
grlmektedir. Gl bir elektrik motoru, kap iindeki elik bilyalara hareket veren
kartrma milini dndrmektedir.
ekil 4.2 Deneysel almalarn yapld atritr.
4.3 DENEYSEL PARAMETRELER
4.3.1 MA/M arj lemi
MA/M ileminin yaplaca deirmene yerletirilen tme haznesine toz ve bilya arj,
glow-box ierisinde, argon ortamnda yaplmtr. Mekanik tme ilemi tamamlanan
numuneler tekrar glow-box ierisine alnm ve tme kab ve bilyalar argon ortamnda
alnmtr.
8/2/2019 Aluminyum Matrisli Kompozit Malzemelerin Toz Metalurjusi Yontemiyle Uretilmesi Ve Karakterizasyonu Synthesis and
46/96
28
4.3.2 Matris Malzemesi
MA/M deirmeninde matris eleman olarak kullanlan Al tozu, su ve gaz atomisazyonu
yntemiyle Gazi niversitesi toz metalurjusi laboratuarnda retilmitir. izelge 4.1de
matris malzemesinin kimyasal bileimi verilmektedir.
izelge 4.1 Matris malzemesinin kimyasal bileimi.
Malzeme Fe Cu Cr Ni Mn Si Na K Kalan
Al 0.14 0.032 0.007 0.007 0.007 0.142 0.844 0.333 Al
4.3.3 Takviye Elemanlar
Deneysel almalarda her iki tip deirmende de hacim baznda % 5, % 10, % 15 ve % 20
oranlarnda SiC paracklar kullanlmtr.
4.3.4 MA/M Ortam
Tozlarn arj glow-box ierisinde argon ortamnda yaplmtr. Bylece MA/M
esnasnda meydana gelebilecek olan oksidasyon problemleri giderilmeye allmtr.
4.3.5 tc Bilyalar
Titreimli MA/M deirmeninde 6 mm apnda yksek kromlu elik bilyalarl
kullanlmtr. retici firma bilgilerine gre bilyalarn sertlikleri 60-64 Rc olarak
belirtilmitir. Deneysel almalarda 10:1 bilya-toz oran sabit parametre olarak
kullanlmtr. izelge 4.2de MA/M ileminde kullanlan bilyalarn kimyasal bileimleri
verilmektedir.
izelge 4.2 tc bilyalarn kimyasal bileimi.
C Mn Si P S Cr Fe
0,95 0,50 0,15 0,025 0,025 1,30 Kalan
1,10 Max 0,35 Max Max 1,60
8/2/2019 Aluminyum Matrisli Kompozit Malzemelerin Toz Metalurjusi Yontemiyle Uretilmesi Ve Karakterizasyonu Synthesis and
47/96
29
4.3.6 lem Kontrol Kimyasal (KK)
Btn MA/M ileminde ilem kontrol kimyasal (KK) olarak % 2 stearik asit
kullanlmtr.
4.3.7 tme Sresi
Deneysel almalarda 30, 60, 90 ve 120 dakika olmak zere drt farkl tme sre
kullanlmtr.
4.4 KARAKTERZASYON ALIMALARI
MA/M ilemine tabi tutulmu numunelerin ekil, boyut ve dalmlarn ve balang
numunelerinin eklini ve boyutunu incelemek amacyla eitli metalografik incelemeler
yaplmtr.
4.4.1 Numune Hazrlama lemleri
Souk gmme yntemiyle hazrlanan numunelerde STRUERS in rettii acryfix kit
kullanlmtr. Hazrlanan numuneler 300 d/dak hzda 1200 nolu zmpara ile
zmparalanarak 3 m almina pasta ile parlatlmtr. Dalama ileminde 12 ml HCl, 6 ml
HNO3, 1 ml HF, 1 ml H2O (Poultan reaktifi) kullanlarak tane yaps ortaya kartlmtr.
4.4.2 Numune Karakterizasyon lemleri
4.4.2.1 Optik Mikroskop ncelemesi
Optik mikroskop almalar Z.K.. Karabk Teknik Eitim Fakltesi Metalografi
laboratuarnda bulunan MEIJI marka optik mikroskopta yaplmtr.
4.4.2.2 Tarama Elektron Mikroskobu (SEM) ve EDAX ncelemesi
ERDEMR bnyesindeki Kalite Kontrol Laboratuarnda bulunan POLARON SC 7620
SPUTTER COATER kaplama cihaznda 90 sn anot malzemesi: AuPt alam olan
kaplama malzemesi ile numuneler kaplanm ve ardndan numuneler JEOL JSM5600
tarama elektron mikroskobunda (SEM) incelenmilerdir. MA/M tlm tozlarda
8/2/2019 Aluminyum Matrisli Kompozit Malzemelerin Toz Metalurjusi Yontemiyle Uretilmesi Ve Karakterizasyonu Synthesis and
48/96
30
oluan tme sonundaki paracklarda hangi elementlerin var olduunu ve oluabilecek
oksijen kirliliinin belirlenmesi iin EDAX teknii ile numuneler incelenmitir.
4.4.2.3 Toz Boyut Analizleri
TBTAK/MAM Malzeme Blm Toz Metalurjisi Laboratuarnda bulunan MALVERN
X marka laser diffraction prensibine gre alan tane boyut lm cihaznda, deneylerde
kullanlan tozlarn tme ncesi ve sonras toz boyut analizler yaplmtr. Cihazn lm
kapasitesi 0.16-2000 m boyut aralndaki tozlardr.
4.4.2.4 Souk Presleme
retilen Al + SiC kompozit tozlar sinterleme ncesi ekil 4.3de verilen kalp kullanlarak
9 mm apnda ve 5 mm yksekliinde silindirik paralar elde edilecek ekilde souk
preslenmitir.
ekil 4.3 Souk preslemede kullanlan kalp.
Souk presleme ilemi Z.K.. Karabk Teknik Eitim Fakltesi Metal Eitimi Blmbnyesinde bulunan 40 ton kapasiteli Hidroliksan marka pres ile yaplmtr ve her bir
numune iin 1 gr toz kullanlmtr.
8/2/2019 Aluminyum Matrisli Kompozit Malzemelerin Toz Metalurjusi Yontemiyle Uretilmesi Ve Karakterizasyonu Synthesis and
49/96
31
4.4.2.5 Sinterleme lemi
ekil 4.4de sinterleme scaklk-zaman grafiinde grld gibi numuneler, 10oC/dak
lk scaklk artyla 560oCye kartlm ve bu scaklkta 30 dakika bekletildikten sonra
frn ierisinde oda scaklna soutulmutur. ekil 4.5de sinterleme ilemi ematik
olarak gsterilmektedir.
ekil 4.4 Sinterleme scaklk-zaman grafii.
ekil 4.5 Sinterleme ilemi mekanizmas.
4.4.2.6 Younluk lm lemi
Souk preslenmi ve sinterlenmi numunelerin younluu, arimet prensibine gre alan
1/10000 hassasiyetli Presica XB 220-A younluk lm cihaznda belirlenmitir.
4.4.2.7 Sertlik lmleri
Vickers sertlik lmleri AFFRI VRSD 251 isimli sertlik lme cihaznda HV 2 yk
altnda yaplmtr.
Frnda soutma
Scaklk
530C30 dk
10 C/dak
Zaman
Ar Tp
SinterlenmiAl2O3 tp
460Cde Arsaflatrma CuKab
Frn
Numune
Sv Kab
8/2/2019 Aluminyum Matrisli Kompozit Malzemelerin Toz Metalurjusi Yontemiyle Uretilmesi Ve Karakterizasyonu Synthesis and
50/96
32
BLM 5
DENEYSEL SONULARIN DEERLENDRLMES
Bu almada titreimli ve atritr tip MA/M deirmenleri kullanlarak, matris malzemesi
ve takviye elemannn harmanlanmas sonucu meydana gelen kompozit malzemenin
karakterisazyonu incelenmitir. izelge 4.2de verilen matris-takviye elemanlarnn
oranlar ve tme srelerinde malzeme retimleri yaplmtr. Bu tez almasnda deney
ilem akemas ekil 5.1de gsterilmitir. izelge 5.1de titreimli deirmen, izelge
5.2de ise atritrde belli srelerde tlen malzemelerin toz boyutlar verilmitir.
ekil 5.1 Deney ilem akemas.
5.1 BALANGI MALZEMELERNN KARAKTERZASYONU
ekil 5.2 MA/M ileminde matris malzemesi olarak kullanlan Al tozunun optik
mikroskop grnts gsterilmektedir.
Al + SiC Bileim hazrlama
MA/MO DeirmeniMA tozlar
Souk gmme
Optik inceleme
SEM
EDAX
Toz boyut analizi
Sertlik
Souk presleme
Sinterleme
8/2/2019 Aluminyum Matrisli Kompozit Malzemelerin Toz Metalurjusi Yontemiyle Uretilmesi Ve Karakterizasyonu Synthesis and
51/96
33
ekil 5.2 MA/M ileminde kullanlan Al tozunun optik mikroskop grnts.
Bu grntlerin daha iyi analiz edilebilmesi iin numunelerin toz boyut analizleri
yaptrlmtr. Toz yzeylerindeki takviye elemanlarnn daha iyi grlebilmesi iin SEM
grntleri ve herhangi bir kirlenme veya oksitlenmenin olup olmadn belirlemek iin
de EDAX analizleri yaplmtr. Numunelerin sertlik deerlerinin belirlenmesi iin sertlik
lme ilemleri yaplmtr. Sinterleme sonras numunelerin younluk younluklar
llmtr.
5.2 TAKVYE MALZEMELERNN KARAKTERZASYONU
ekil 5.3de MA/M ileminde matris malzemesi olarak kullanlan SiC tozunun optik
mikroskop grntsne yer verilmitir. ekil 5.3den grld gibi parlak bir yzeye
sahip olan SiC paracklar keskin kelere sahiptir.
ekil 5.3 MA/M ileminde kullanlan SiC tozunun optik mikroskop grnts.
8/2/2019 Aluminyum Matrisli Kompozit Malzemelerin Toz Metalurjusi Yontemiyle Uretilmesi Ve Karakterizasyonu Synthesis and
52/96
34
5.3 TTREML DERMENDE RETLEN MATRS MALZEMESNN
KARAKTERZASYONU
30, 60, 90 ve 120 dakikalk tmeler sonunda elde elden saf Al tozlarnn optik
mikroskop grntleri ekil 5.4de verilmektedir. 30 dakikalk tme sonunda kaba taneli
bir grnt ortaya kmtr. Toz yzeyine yapm daha kk taneli tozlar ve geliigzel
olumu toz geometrileri grlmektedir.
a. 30 dak. b. 60 dak.
c. 90 dak. d. 120 dak.
ekil 5.4 Drt farkl srede mekanik tme ilemine tabi tutulan Alnin optikmikroskop grntleri.
ekil 5.5de 30 dakika sre ile mekanik tlen saf Alnin SEM grntleri ve EDAX
analiz sonucu verilmektedir. SEM grntleri 30 dakikalk tmenin sonucunda kaba
taneli bir yapnn olutuunu ve iri tozlar zerine kk toz paracklarnn souk
kaynaklandn gstermektedir (ekil 5.4 a). Ayrca ekil 5.4 bdeki EDAX analizi
sonucundan malzemede ok az bir oksijen kirlenmesi olduu gzlenmektedir.
8/2/2019 Aluminyum Matrisli Kompozit Malzemelerin Toz Metalurjusi Yontemiyle Uretilmesi Ve Karakterizasyonu Synthesis and
53/96
35
a. SEM grntleri
b. EDAX analiziekil 5.530 dakikalk tme sonras elde edilmi saf Alnin sonular.
ekil 5.6da 30, 60, 90 ve 120 dakikalk tmeler sonucunda matris malzemesi olan saf
Alnin tme sresi-toz boyut sonular verilmektedir.
63
8187
47
30
45
60
75
90
0 30 60 90 120
tme sresi (dak.)
Tozboyutu(m)
ekil 5.6 Saf Alnin tme sresi-toz boyutu sonular.
8/2/2019 Aluminyum Matrisli Kompozit Malzemelerin Toz Metalurjusi Yontemiyle Uretilmesi Ve Karakterizasyonu Synthesis and
54/96
36
30 dakikalk tme sonrasnda 63 m olan toz boyutu, 60 dakikalk tme sonrasnda
tozlarn souk kaynaklanmaya maruz kalmasndan dolay daha da byyerek 81 m ye
kmtr. Bu durum hala mekanik alamlama/tme aamalarnn balang (souk
kaynaklanma) aamasnda olduunun bir gstergesidir.
ekil 5.4 cde 90 dakika mekanik tlen Alnin optik mikroskop grnts
verilmektedir. Daha nceki tmelerde gzlenen tane iriliinde pek fazla bir deime
grlmemekle birlikte, ortalama toz boyutunun 81 m den 87 m ye kt
belirlenmitir. Bu durum bize 90 dakika tme sonunda souk kaynaklanma aamasnn
hala aktif olduunu gstermektedir. 120 dakika mekanik tlen Al tozlarnn optik
mikroskop grnts, daha kk taneli bir yapnn meydana geldiini gstermitir.
Yaplan toz boyutu analizi sonucu ortalama toz boyutunun 87 m den 47 m ye indii
belirlenmitir.
ekil 5.7de 30, 60, 90 ve 120 dakikalk tmeler sonucunda matris malzemesi olan saf
Al nin tme sresine bal olarak sertlik sonular verilmitir. 30 dakikalk tme
sonrasnda sertlik deeri 60 HV iken, bu sertlik deeri artan tme zaman ile doru
orantl olarak 60 dakikalk tme sonrasnda 69 HV, 90 dakikalk tme sonrasnda 80
HV ve 120 dakikalk tme sonrasnda da 88 HV olarak llmtr. Bu grafik bize
tme sresi artna paralel olarak sertlik deerinin de arttn gstermektedir.
60
80
88
69
55
65
75
85
0 30 60 90 120
tme sresi (dak.)
Sertlik(Vickers)HV2
ekil 5.7 Saf Alnin tme sresine bal sertlik sonular.
ekil 5.8de tme sresine bal olarak younluk lmleri sonular verilmitir. Bu
sonular incelendiinde tmeler sonras saf Al tozlarnn aluminyumun bilinen
8/2/2019 Aluminyum Matrisli Kompozit Malzemelerin Toz Metalurjusi Yontemiyle Uretilmesi Ve Karakterizasyonu Synthesis and
55/96
37
younluundan (2,7 g/cm3) dk olduu grlmektedir. Saf Al tozlarnn 30, 60, 90 ve
120 dakikalk mekanik tmeleri sonrasnda younluk sonular tme sresine bal
bal olarak art ya da azal sergilememilerdir. Drt farkl tme zamannda elde
edilen sonu 2,5 g/cm3tr.
2,5 2,5 2,52,5
2,3
2,4
2,5
2,6
0 30 60 90 120
tme sresi (dak.)
Younluk(g/cm3)
ekil 5.8 Saf Alnin tme sresine bal olarak younluk lm sonular.
5.4 TTREML DERMENDE RETLEN MMK MALZEMELERN
KARAKTERZASYONU
Mekanik alamlama/mekanik tme yoluyla retilen Al bazl MMK malzemelerin
retimini drt farkl srede (30, 60, 90 ve 120 dak.) ve hacim baznda % 5, % 10, % 15 ve
% 20 SiC takviye eleman kullanlarak gerekletirilmitir.
ekil 5.9da belirli srelerde tlen % 5 SiC takviyeli MMK yapnn optik mikroskop
grnts gsterilmitir. % 5 SiC takviyeli MMK yap 30 dakikalk tme sonrasnda
kaba taneli bir grnm sergilemitir. SiC paracklar Al matrisin kenarlarna
kaynaklanmtr (ekil 5.9 a). 60 dakikalk tme sonrasnda kaynaklanma ve krlma
ileminin devam etmesi sonunda SiC paracklar matris yapnn ierisine yerlemitir
(ekil 5.9 b). 90 dakikalk tme sonrasnda matis ierisindeki SiC paracklar krlma
gstermilerdir (ekil 5.9 c). 120 dakikalk tme sonrasnda ise ksa sreli tmelere
oranla daha kk taneli SiC paracklar grlmektedir.
8/2/2019 Aluminyum Matrisli Kompozit Malzemelerin Toz Metalurjusi Yontemiyle Uretilmesi Ve Karakterizasyonu Synthesis and
56/96
38
a. 30 dak. b. 60 dak.
c. 90 dak. d. 120 dak.ekil 5.9 Drt farkl srede mekanik tlen % 5 SiC takviyeli MMK yapnn optik
mikroskop grntleri.
ekil 5.10da 30 dakikalk tme sonras % 5 SiC takviyeli MMK yapnn SEM
grntleri ve EDAX analizi sonular verilmitir. SEM grntleri incelendiinde kaba
taneli yap net bir ekilde grlmektedir. Ayrca SiC paracklarnn matris malzemesi
zerinde grlmtr. ekil 5.10 bdeki EDAX analizi incelendiinde yapda Al ve
SiCden baka oksijen kirlenmesinin de var olduu grlmektedir.
SiC
8/2/2019 Aluminyum Matrisli Kompozit Malzemelerin Toz Metalurjusi Yontemiyle Uretilmesi Ve Karakterizasyonu Synthesis and
57/96
39
a. SEM grntleri
b. EDAX analizi
ekil 5.10 30 dakikalk tme sonras elde edilmi % 5 SiC takviyeli MMK yapnnsonular.
ekil 5.11de % 5 SiC takviyeli MMK malzemelerin yapsnn tme sresine bal
olarak toz boyutu sonular verilmitir. Grafik incelendiinde tme sresi arttka toz
boyutunun dt grlmektedir.
58
45
4036
30
45
60
0 30 60 90 120
tme sresi (dak.)
Tozb
oyutu(m)
ekil 5.11 % 5 SiC takviyeli MMK malzemelerin tme sresine bal olarak toz boyutu
sonular.
SiC
8/2/2019 Aluminyum Matrisli Kompozit Malzemelerin Toz Metalurjusi Yontemiyle Uretilmesi Ve Karakterizasyonu Synthesis and
58/96
40
30 dakikalk tme sonrasnda 58m olan toz boyutu, 60 dakikalk tme sresi
tamamlandnda MMK yap daha ince taneli bir grnm sergilemi ve toz boyutu 45 m
olarak llmtr. 90 dakikalk tme sonras elde edilmi % 5 SiC takviyeli MMK
tozlar deformasyondan kaynaklanan krlmalarn devam etmesinden dolay ok daha incetaneli bir grnm sergilemektedir. 90 dakikalk tme sonras ortalama toz boyutu 40
m olarak llmtr. 120 dakikalk tme sonrasnda toz younluu azalmaya devam
etmitir ve ortalama toz boyutu 36 m olarak llmtr.
ekil 5.12de % 5 SiC takviyeli MMK malzeme yapsnn tme sresine bal olarak
sertlik deerleri verilmitir. Grafik incelendiinde takviye eleman ekleyip tme
zamann arttrdka MMK malzemelerin sertliinin art grlmektedir. 30 dakikalk
tme sonrasnda 70 HV olan sertlik deeri, 60 dakikalk tme sonrasnda 85 HV, 90dakikalk tme sonrasnda 121 HV ve 120 dakikalk tme sonrasnda ise 141 HV
olarak llmtr.
70
121
141
85
60
80
100
120
140
0 30 60 90 120
tme sresi (dak.)
Sertlik(Vickers)HV2
ekil 5.12 % 5 SiC takviyeli MMK malzemelerin tme sresine bal olarak sertlik
sonular.
ekil 5.13de % 5 SiC takviyeli MMK malzemelerin tme sresine bal olarak
younluk sonular verilmitir. 30 dakikalk tme sonrasnda 2,6 gr/cm3
olan deer, 60dakikalk tme sonrasnda 2,5 gr/cm3, 90 dakikalk ve 120 dakikalk tme sonrasnda
ise 2,6 gr/cm3 olarak llmtr.
8/2/2019 Aluminyum Matrisli Kompozit Malzemelerin Toz Metalurjusi Yontemiyle Uretilmesi Ve Karakterizasyonu Synthesis and
59/96
41
2,6 2,6 2,6
2,52,5
2,6
2,7
0 30 60 90 120
tme sresi (dak.)
Younluk(g/cm3)
ekil 5.13 % 5 SiC takviyeli MMK malzemelerin tme sresine bal olarak younluksonular.
ekil 5.14de 30, 60, 90 ve 120 dakikalk srelerde tlen % 10 SiC takviyeli MMKtozlar grlmektedir. Optik mikroskop grntleri incelendiinde Al matris toz zerine
gmlen SiC seramik paracklar grlebilmektedir. Metal tozlarn MA/M ileminde
yumuak snek matris eleman tmenin ilk aamasnda souk kaynaklanma etkisiyle toz
boyutunda bir art gsterirken, sert takviye eleman tme nedeniyle srekli olarak
krlmaktadr. ekil 5.14de bu durum gzlenmektedir. 30 dakika mekanik tlen
kompozit toza batan SiC paracnn olduka iri iken (ekil 5.14 a) tme sresi 120
dakikaya ktnda (ekil 5.14 d) tmenin etkisiyle olduka kld anlalmaktadr.
8/2/2019 Aluminyum Matrisli Kompozit Malzemelerin Toz Metalurjusi Yontemiyle Uretilmesi Ve Karakterizasyonu Synthesis and
60/96
42
a. 30 dak. b. 60 dak.
c. 90 dak. d. 120 dak.
ekil 5.14 Belirli srelerde mekanik tlm % 10 SiC takviyeli MMK malzemeyapsnn optik mikroskop grntleri.
ekil 5.15de 30 dakikalk tme sonras elde edilmi %10 SiC takviyeli MMK
tozlarn SEM grntleri ve EDAX analizi sonular verilmitir. SEM mikroyap
grntleri, yapnn kaba taneli olduunu daha net bir ekilde gstermektedir. EDAX
analiz sonular incelendiinde tozlarn oksijen kirlenmesine maruz kald anlalmaktadr
(ekil 5.15 b).
SiC
8/2/2019 Aluminyum Matrisli Kompozit Malzemelerin Toz Metalurjusi Yontemiyle Uretilmesi Ve Karakterizasyonu Synthesis and
61/96
43
a. SEM grntleri
b. EDAX analizi sonular.
ekil 5.15 30 dakikalk tme sonras elde edilmi % 10 SiC takviyeli
MMK yapnn sonular.
ekil 5.16da % 10 SiC takviyeli MMK malzemelerin tme sresine bal olarak elde
edilen toz boyut sonular verilmitir.
52
36
3429
25
40
55
0 30 60 90 120
tme sresi (dak.)
Tozboyutu(m)
ekil 5.16 % 10 SiC takviyeli MMK malzemelerin tme sresi-toz boyutu sonular.
8/2/2019 Aluminyum Matrisli Kompozit Malzemelerin Toz Metalurjusi Yontemiyle Uretilmesi Ve Karakterizasyonu Synthesis and
62/96
44
Yaplan toz boyutu lmleri sonucunda 30 dakikalk tme sonras % 10 SiC takviyeli
MMK yapnn ortalama toz boyutu 52 m olarak belirlenmitir. 60 dakikalk tme
sonrasnda 36 m, 90 dakikalk tme sonrasnda 34 m ve 120 dakikalk tme
sonrasnda 29 m olarak deimektedir. Verilen grafik incelendiinde tme zaman
artka toz boyutunun azald anlalmaktadr. % 5 SiC takviyeli MMK ler ile % 10MMK ler karlatrldnda takviye eleman oran artka toz boyutunun dahada azald
grlmektedir.
ekil 5.17de 60 dakikalk tme sonras elde edilmi % 10 SiC takviyeli MMK
yapnn SEM grntleri ve EDAX analizi sonuu verilmitir. SEM grntlerinde
tozlarn kk taneli olduu ve EDAX analizi sonularnda malzemede bir miktar
oksidasyon problemi olduu ve EDAX analizinden SiC paracn matrise gmld
anlalmaktadr.
a. SEM grntleri.
b. EDAX analizi sonular.
ekil 5.17 60 dakikalk tme sonras elde edilmi % 10 SiC takviyeliMMK tozlarn sonular.
8/2/2019 Aluminyum Matrisli Kompozit Malzemelerin Toz Metalurjusi Yontemiyle Uretilmesi Ve Karakterizasyonu Synthesis and
63/96
45
ekil 5.18de 90 dakikalk tme sonras elde edilmi % 10 SiC takviyeli MMK
yapnn SEM grntleri ve EDAX analiz sonular verilmitir.
a. SEM grntleri.
b. EDAX analizi sonular.ekil 5.18 90 dakikalk tme sonras elde edilmi % 10 SiC takviyeli
MMK tozlarn sonular.
ekil 5.19da 120 dakikalk tme sonras elde edilmi % 10 SiC takviyeli MMK
yapnn SEM grntleri ve EDAX analizi sonular verilmitir.
8/2/2019 Aluminyum Matrisli Kompozit Malzemelerin Toz Metalurjusi Yontemiyle Uretilmesi Ve Karakterizasyonu Synthesis and
64/96
46
a. SEM grntleri.
b. EDAX analizi sonular.
ekil 5.19 120 dakikalk tme sonras elde edilmi % 10 SiC takviyeliMMK tozlarn sonular.
EDAX analizlerinden anlald gibi yaplar oksijen kirlenmesine maruz kalmlardr.
ekil 5.20de % 10 SiC takviyeli MMK malzemelerin yapnn tme sresine bal
olarak alnan sertlik deerleri verilmitir. Grafik incelendiinde 30 dakikalk tme
sonrasnda 86 HV olan sertlik deeri, 60 dakikalk tme sonrasnda 116 HV, 90
dakikalk tme sonrasnda 132 HV ve 120 dakikalk tme sonrasnda 144 HV olarak
llmtr. Dolaysyla tme sresi artka MMK malzemelerin sertliinin arttgrlmektedir.
8/2/2019 Aluminyum Matrisli Kompozit Malzemelerin Toz Metalurjusi Yontemiyle Uretilmesi Ve Karakterizasyonu Synthesis and
65/96
47
86
132
144
116
80
110
140
0 30 60 90 120
tme sresi (dak.)
Sertlik(Vic
kers)HV2
ekil 5.20 % 10 SiC takviyeli MMK malzemelerin tme sresine bal olarak elde
edilen sertlik sonular.
ekil 5.21de % 10 SiC takviyeli MMK malzemelerin tme sresine bal olarak llen
younluk deerleri verilmitir. %10 SiC takviyeli tozlarn 30, 60, 90 ve 120 dakikalk
mekanik tmeleri sonrasnda younluk sonular tme sresine bal bal olarak art
ya da azal sergilememilerdir. Drt farkl tme zamannda elde edilen sonu 2,6 g/cm3
tr. Younluk saf Al ve %5 SiC takviyeli MMK tozlara gore daha yksek sonular
vermitir.
2,6 2,6 2,62,6
2,5
2,6
2,7
0 30 60 90 120
tme sresi (dak.)
Younluk(g/cm3)
ekil 5.21 % 10 SiC takviyeli MMK malzemelerin tme sresine bal olarak llen
younluk sonular.
ekil 5.22de 30, 60, 90 ve 120 dakikalk tmeler sonras elde edilmi % 15 SiC
takviyeli MMK tozlarn optik mikroskop grntleri verilmektedir. lk 90 dakikalk
tme sonrasnda alnan optik grntlerde SiC paracklarnn oldukca iri olduu,
8/2/2019 Aluminyum Matrisli Kompozit Malzemelerin Toz Metalurjusi Yontemiyle Uretilmesi Ve Karakterizasyonu Synthesis and
66/96
48
tme sresi 120 dakikaya karldnda ise SiC paracklarn tme etkisiyle
kld grlmektedir.
a. 30 dak. b. 60 dak.
c. 90 dak. d. 120 dak.
ekil 5.22 Drt farkl srede mekanik tlen % 15 SiC takviyeli MMK tozlarnoptik mikroskop grntleri.
ekil 5.23de 30, 60, 90 ve 120 dakika mekanik tlen % 15 SiC takviyeli MMK
tozlarn toz boyut analiz sonular verilmitir.
SiC
8/2/2019 Aluminyum Matrisli Kompozit Malzemelerin Toz Metalurjusi Yontemiyle Uretilmesi Ve Karakterizasyonu Synthesis and
67/96
49
38
30 29
19
15
30
0 30 60 90 120
tme sresi (dak.)
Tozboy
utu(m)
ekil 5.23 % 15 SiC takviyeli MMK malzemelerin tme sresi-toz boyutu sonular.
Bu grafiklerden tme sresi ve takviye oran arttka toz boyutunun kld
anlalmaktadr. 30 dakikalk mekanik tme sonras toz boyutu 38 m, 60 dakikalk
tme sonras toz boyutu 30 m, 90 dakikalk tme sonras toz boyutu 29 m ve 120
dakikalk tme sonras ise 19 m olarak llmtr. Burada tme sresi artka toz
boyutunun dt grlmektedir.
ekil 5.24de % 15 SiC takviyeli MMK malzemelerin tme sresine gre sertlik
lmleri sonucu verilmektedir. Grafik incelendiinde tme zaman artka MMK
malzemelerin sertliinin art grlmektedir. Grafik incelendiinde 30 dakikalk tme
sonrasnda 76 HV olan sertlik deeri, 60 dakikalk tme sonrasnda 125 HV, 90
dakikalk tme sonrasnda 153 HV ve 120 dakikalk tme sonrasnda 225 HV olarak
llmtr. Dolaysyla tme zaman ve takviye oran artka MMK sertlik deeride
artnaktadr.
8/2/2019 Aluminyum Matrisli Kompozit Malzemelerin Toz Metalurjusi Yontemiyle Uretilmesi Ve Karakterizasyonu Synthesis and
68/96
50
76
153
225
125
70
100
130
160
190
220
0 30 60 90 120
tme sresi (dak.)
Sertlik(Vic
kers)HV2
ekil 5.24 % 15 SiC takviyeli MMK malzemelerin tme sresine gre sertlik sonular.
ekil 5.25de % 15 SiC takviyeli MMK malzemelerin tme sresine bal olarak llenyounluk grafii sonular verilmitir. 30 dakikalk tme sonrasnda 2,6 gr/cm3 olan
younluk deeri, 60, 90 ve 120 dakikalk tme sonrasnda 2,7 gr/cm3 olarak
llmtr. Artan takviye eleman oran younluk deerlerini ykseltmektedir.
2,6
2,7 2,72,7
2,6
2,7
2,8
0 30 60 90 120
tme sresi (dak.)
Younluk(g/cm3)
ekil 5.25 % 15 SiC takviyeli MMK malzemelerin tme sresine gre younluksonular.
ekil 5.26da 30, 60, 90 ve 120 dakikalk tmeler sonras elde edilmi % 20 SiCtakviyeli MMK tozlarn optik mikroskop grntleri verilmitir. Optik grntler
incelendiinde matris toza bilyal tmenin etkisiyle gmlen SiC tozlarnn tme
sresine bal olarak kld grlmektedir.
8/2/2019 Aluminyum Matrisli Kompozit Malzemelerin Toz Metalurjusi Yontemiyle Uretilmesi Ve Karakterizasyonu Synthesis and
69/96
51
a. 30 dak. b. 60 dak.
c. 90 dak. d. 120 dak.ekil 5.26 Belirli srelerde mekanik tlm %20 SiC takviyeli MMK tozlarn
optik mikroskop grntleri.
ekil 5.27de % 20 SiC takviyeli MMK malzemelerin tme srelerine gre toz boyut
sonular grlmektedir. Grafik incelendiinde tme sresi arttka toz boyutunun
azald anlalmaktadr. 30 dakikalk tme sonras toz boyutu 42 m, 60 dakikalk ve
90 dakikalk tme sonras toz boyutu 30 m ve 120 dakikalk tme sonras ise 25 m
olarak llmtr.
SiC
8/2/2019 Aluminyum Matrisli Kompozit Malzemelerin Toz Metalurjusi Yontemiyle Uretilmesi Ve Karakterizasyonu Synthesis and
70/96
52
42
30 30
25
20
35
0 30 60 90 120
tme sresi (dak.)
Tozboyu
tu(m)
ekil 5.27 % 20 SiC takviyeli MMK malzemelerin tme sresine bal toz boyut
sonular.
ekil 5.28de % 20 SiC takviyeli MMK malzemelerin yapnn tme sresine bal
olarak llen sertlik deerleri verilmitir.
105
192
227
143
100
130
160
190
220
0 30 60 90 120
tme sresi (dak.)
Sertlik
(Vickers)HV2
ekil 5.28 % 20 SiC takviyeli MMK malzemelerin tme sresine gre sertlik sonular.
ekil 5.28 incelendiinde 30 dakikalk tme sonrasnda 105 HV olan sertlik deeri, 60
dakikalk tme sonrasnda 143 HV, 90 dakikalk tme sonrasnda 192 HV ve 120
dakikalk tme sonrasnda 227 HV olarak llmtr. Dolaysyla tme zaman ve
takviye oran artka MMK malzemelerin sertliinin art grlmektedir.
ekil 5.29da % 20 SiC takviyeli MMK malzemelerin tme sresine bal younluk
deerleri verilmektedir.
8/2/2019 Aluminyum Matrisli Kompozit Malzemelerin Toz Metalurjusi Yontemiyle Uretilmesi Ve Karakterizasyonu Synthesis and
71/96