Metal Matrisli Al2O3/Al-Mg Kompozitinin Yoğunluğunun Üretim Parametrelerine Bağlı Olarak Değişimi

Kurt, Mehmet; Tosun, Gul

Metal Matrisli Al2O3/Al-Mg Kompozitinin Yoğunluğunun Üretim Parametrelerine Bağlı Olarak Değişimi

Gül TOSUN, (Fırat Üniversitesi, Teknoloji Fakültesi, Makine Mühendisliği Bölümü, Elazığ, Türkiye)

Mehmet KURT (Fırat Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü, Elazığ, Türkiye)

Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi

4 1

Yıl: 2019 Cilt: 31 Sayı: 1 Sayfa Aralığı: 21 - 28 Metin Dili: Türkçe İndeks Tarihi: 25-01-2021

Metal Matrisli Al2O3/Al-Mg Kompozitinin Yoğunluğunun Üretim Parametrelerine Bağlı Olarak Değişimi

Öz:

Metal matrisli kompozit malzemeler üstün mekanik özellikler ve düşük ağırlıklarından dolayı birçok alanda yaygın birşekilde kullanılmaktadır. Bu malzemelerden biri de alüminyum matrisli kompozitlerdir. Alüminyum matrisli kompozitlerinüretim yöntemlerden biri olan toz metalürjisi yöntemi, sürecin basitliği, düşük maliyeti ve yüksek mekanik özellikler eldeedilmesi nedeni ile daha çok tercih edilmektedir. Bu çalışmada, farklı hacim oranlarında (%15-%30) mikro boyutta Al 2O3partiküllerin Al-Mg matrisine eklenerek, toz metalurjisi yöntemi ile üretilen Al-Mg/Al2O3 kompozitlerin yoğunluk ve mikroyapı karakterizasyonu araştırıldı. Hazır olarak temin edilen tozlar, homojen karışımının sağlanması amacıyla, tornatezgâhında 16 dev/dak hızında 24 saat süre ile karıştırıldı. Karıştırılan tozlar 300 ve 600 MPa basınç altında preslendi. Farklıbasınçlardaki üretilen kompozit malzemeler 300, 400 ve 500oC sıcaklıklarda, 30, 60 ve 90 dak sinterleme işlemine tabitutularak fırın içerisinde soğumaya bırakıldı. Numunelerin mikroyapı incelemeleri optik mikroskop, taramalı elektronmikroskobu (SEM) ve elektron dağılım spektroskobu (EDX) ile gerçekleştirildi. En yüksek yoğunluk, 300 MPa soğukpresleme basıncı, 500oC sinterleme sıcaklığı ve 30 dak. sinterleme süresinde üretilen hacimce % 15 Al 2O3 içerenkompozitlerde, 0.93 olarak elde edildi.

Anahtar Kelime:

The Density Variation of Metal Matrix Al2O3 / Al-Mg Composite Depend on Production Parameters

Öz:

Due to its superior mechanical properties and low weight, metal matrix composite (MMC) materials are widely used in many industries. One of these materials is aluminum matrix composites. Powder metallurgy method being one of the manufacturing methods of aluminum matrix composites is preferred because of the simplicity of the process, low cost and high mechanical properties. In this study, the composite materials were investigated characterization of Al-Mg/Al2O3 composites which added micro-sized Al2O3 particles at different volume ratios (%15-%30) to Al-Mg matrix by using powder metallurgy method. Powders which are available as ready were mixed for 1 day at a speed of 16 rpm to form a homogeneous dispersion. The mixed powders were pressed under 300 and 600 MPa pressure. Composite materials produced at different pressures were subjected to sintering for 30, 60 and 90 min at temperatures of 300,400and 500oC and allowed to cool in the oven. The properties such as density, microstructure of Al-Mg/Al2O3 composites were investigated and characterized. Investigations of SEM, EDX, optic microscopy of specimens are made. Maximum porosity is measured as 0.93 at produced 300 MPa cold pressure, 500oC sintering temperature and 30 min. sintering temperature with % 15 Al2O3 composite.

Anahtar Kelime:

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık

[1] Tosun G. 2124 AL/SiC Kompozitinin İşlenmesinde Matris Özelliklerinin İşleme Şartlarına Etkisinin Araştırılması. Yüksek Lisans Tezi, Fırat Üniversitesi, 98s. 2004.
[2] Bajpai G, Purohit R, Rajpurohit RS, Saurabh S, Rana A. Investigation and Testing of Mechanical Properties of AlNano SiC Composites through Cold Isostatic Compaction Process. Mater Today: Proceess 2017; 4(2): 2723-2732.
[3] Gatea S, Ou H, McCartney G. Deformation and fracture characteristics of Al6092/SiC/17.5p metal matrix composite sheets due to heat treatments. Mater Charact 2018;142: 365–376.
[4] Rashad M, Pan F, Guoa W, Lin H, Asif M, Irfan M. Effect of alumina and silicon carbide hybrid reinforcements on tensile, compressive and microhardness behavior of Mg–3Al–1Zn alloy. Mater Charact 2015;106: 382–389.
[5] Jin P, Xiao BL, Wang QZ, Ma ZY, Liu Y, Li S. Effect of solution temperature on aging behavior and properties of SiCp/Al–Cu–Mg composites. Mater Sci Eng 2011; A 528: 1504–1511.
[6] Krasnowski M, Kulik T. Nanocrystalline or amorphous matrix Al60Fe15Ti15(Co/Mg/Zr)5e5%B composites produced by consolidation of mechanically alloyed powders e lightweight materials with high hardness. Intermetallics 2012; 28: 120-127.
[7] Liu X, Zhang P, Xu Q, He S, Dou Z, Wang H. Aging behavior of Be/6061Al composite fabricated by hot isostatic pressing technique. J Alloys Compd 2018;764:460-466.
[8] Ghanaraja S, Vinuth KL, Ravikumar K S, Madhusudan B M. Mechanical Properties of Al 2O3 Reinforced Cast and Hot Extruded Al based Metal Matrix Composites. 5th International Conference of Materials Processing and Characterization (ICMPC 2016). Mater Today: Proceess 2017; 4: 2771–2776.
[9] Xu R, Tan Z, Fan G, Ji G, Xiong D-B, Guo Q, Su Y, Lia Z, Zhang D. High-strength CNT/Al-Zn-Mg-Cu composites with improved ductility achieved by flake powder metallurgy via elemental alloying. Composites Part A 2018;111: 1- 11.
[10] Rashad M, Pan F, Guo W, Lin H , Asif M, Irfan M . Effect of alumina and silicon carbide hybrid reinforcements on tensile, compressive and microhardness behavior of Mg–3Al–1Zn alloy. Mater Charact 2015; 106: 382-389.
[11] Reddy AP, Krishna PV, Rao RN, Murthy NV. Silicon Carbide Reinforced Aluminium Metal Matrix Nano Composites-A Review. Mater Today: Proceess 2017;4(2) A: 3959-3971.
[12] Rashad M, Fusheng P, Asif M, She J. Ahsan Ullah. Improved mechanical proprieties of “magnesium based composites” with titaniumealuminum hybrids. J Magnesium Alloy 2015; 3: 1-9.
[13] Salvador MD, Amigó V, Martinez N, Busquets DJ. Microstructure and mechanical behaviour of Al–Si–Mg alloys reinforced with Ti–Al intermetallics. J Mater Process Techn 2003;143–144: 605–611.
[14] Wang F, Li J, Shi C, Zhao N, Liu E, He C, He F. Preparation and mechanical properties of in-situ synthesized nanoMgAl2O4 particles and MgxAl(1-x)B2 whiskers co-reinforced Al matrix composites. Mater Sci & Eng A 2018; 735: 236-242.
[15] Sarıtaş S, Türker M, Durlu N. Toz Metalurjisi ve Parçacıklı Malzeme İşlemleri. Türk Toz Metalurjisi Derneği Yayınları. Ankara. Türkiye 2007; 574s.
[16] Ozer A. The microstructures and mechanical properties of Al-15Si-2.5Cu-0.5Mg/(wt%)B4C composites produced through hot pressing technique and subjected to hot extrusion. Mater Chem Phys 2016; 183: 288-296.
[17] Zhang W, Chai D, Ran G, Zhou J. Study on microstructure and tensile properties of in situ fiber reinforced aluminum matrix composites. Mater Sci Eng 2008; A 476: 157–161.
[18] Guobin L, Jibing S, Quanmei G, Yuhui W. Interfacial reactions in glass/Al–Mg composite fabricated by powder metallurgy process. J Mater Process Techn 2005;161 (3): 445-448.
[19] Chen J, Bao C, Chen W, Zhang L, Liu J. Mechanical Properties and Fracture Behavior of Mg-Al/AlN Composites with Different Particle Contents. J Mater Sci & Techn 2017; 33: 668–674.
[20] Yao X, Zheng YF, Liang JM, Zhang DL. Microstructures and tensile mechanical properties of an ultrafine grained AA6063–5 vol % SiC metal matrix nano composite synthesized by powder metallurgy. Mater Sci&Eng 2015; A648: 225–234.
[21] Ay H. Toz Metalurjisi Yöntemi İle Üretilen Aa7075 Alüminyum Alaşımına Ti Ve B4c İlavesinin Aşınma Davranışı Üzerine Etkisinin İncelenmesi. Karabük Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü 2014; 97s.
[22] Chou T, Nieh T, McAdams S, Pharr G, Oliver W. Mechanical properties and microstructures of metal/ceramic microlaminates: Part II. A Mo/Al 2 O 3 system. J Mater Res 1992; 7(10): 2774-2784.
[23] Arik H. Production and characterization of in situ Al 4 C 3 reinforced aluminum-based composite produced by mechanical alloying technique. Mater & Design 2004; 25(1): 31-40.
[24] Karabulut H, Çıtak R, Çinici H. Mekanik Alaşımlama Süresinin Al+% 10 Al 2O3 Kompozitlerde Eğme Dayanımına Etkisi. Gazi Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi 2013; 28(3):635-643.
[25] Rahimian M, Parvin N, Ehsani N. The effect of production parameters on microstructure and wear resistance of powder metallurgy Al–Al2O3 composite. Mater & Design 2011; 32(2): 1031-1038.
[26] Rodrigo P, Poza P, Utrilla V, Urena A. Effect of reinforcement geometry on precipitation kinetics of powder metallurgy AA2009/SiC composites J Alloys Compd 2009; 479: 451–456.
[27] Nazik C. Alüminyum Matrisli B4C Parçacık Takviyeli Kompozitlerin Toz Metalurjisi Yöntemiyle Üretimi Ve Mekanik Özelliklerinin İncelenmesi. Yüksek Lisans Tezi Selçuk Üniversitesi. 2013;108s.
[28] Li XP, Liu CY, Maa MZ, Liu RP. Microstructures and mechanical properties of AA6061–SiC composites prepared through spark plasma sintering and hot Rolling. Mater Sci&Eng A2016; 650: 139–144.
[29] Gökçe A. Yapısal uygulamalar için alüminyum esaslı malzemelerin toz metalurjisi kullanılarak geliştirilmesi. Yüksek lisans tezi Sakarya Üniversitesi 2007; 88.

APA	Tosun G, Kurt M (2019). Metal Matrisli Al2O3/Al-Mg Kompozitinin Yoğunluğunun Üretim Parametrelerine Bağlı Olarak Değişimi. , 21 - 28.
Chicago	Tosun Gul,Kurt Mehmet Metal Matrisli Al2O3/Al-Mg Kompozitinin Yoğunluğunun Üretim Parametrelerine Bağlı Olarak Değişimi. (2019): 21 - 28.
MLA	Tosun Gul,Kurt Mehmet Metal Matrisli Al2O3/Al-Mg Kompozitinin Yoğunluğunun Üretim Parametrelerine Bağlı Olarak Değişimi. , 2019, ss.21 - 28.
AMA	Tosun G,Kurt M Metal Matrisli Al2O3/Al-Mg Kompozitinin Yoğunluğunun Üretim Parametrelerine Bağlı Olarak Değişimi. . 2019; 21 - 28.
Vancouver	Tosun G,Kurt M Metal Matrisli Al2O3/Al-Mg Kompozitinin Yoğunluğunun Üretim Parametrelerine Bağlı Olarak Değişimi. . 2019; 21 - 28.
IEEE	Tosun G,Kurt M "Metal Matrisli Al2O3/Al-Mg Kompozitinin Yoğunluğunun Üretim Parametrelerine Bağlı Olarak Değişimi." , ss.21 - 28, 2019.
ISNAD	Tosun, Gul - Kurt, Mehmet. "Metal Matrisli Al2O3/Al-Mg Kompozitinin Yoğunluğunun Üretim Parametrelerine Bağlı Olarak Değişimi". (2019), 21-28.

APA	Tosun G, Kurt M (2019). Metal Matrisli Al2O3/Al-Mg Kompozitinin Yoğunluğunun Üretim Parametrelerine Bağlı Olarak Değişimi. Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 31(1), 21 - 28.
Chicago	Tosun Gul,Kurt Mehmet Metal Matrisli Al2O3/Al-Mg Kompozitinin Yoğunluğunun Üretim Parametrelerine Bağlı Olarak Değişimi. Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 31, no.1 (2019): 21 - 28.
MLA	Tosun Gul,Kurt Mehmet Metal Matrisli Al2O3/Al-Mg Kompozitinin Yoğunluğunun Üretim Parametrelerine Bağlı Olarak Değişimi. Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, vol.31, no.1, 2019, ss.21 - 28.
AMA	Tosun G,Kurt M Metal Matrisli Al2O3/Al-Mg Kompozitinin Yoğunluğunun Üretim Parametrelerine Bağlı Olarak Değişimi. Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi. 2019; 31(1): 21 - 28.
Vancouver	Tosun G,Kurt M Metal Matrisli Al2O3/Al-Mg Kompozitinin Yoğunluğunun Üretim Parametrelerine Bağlı Olarak Değişimi. Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi. 2019; 31(1): 21 - 28.
IEEE	Tosun G,Kurt M "Metal Matrisli Al2O3/Al-Mg Kompozitinin Yoğunluğunun Üretim Parametrelerine Bağlı Olarak Değişimi." Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 31, ss.21 - 28, 2019.
ISNAD	Tosun, Gul - Kurt, Mehmet. "Metal Matrisli Al2O3/Al-Mg Kompozitinin Yoğunluğunun Üretim Parametrelerine Bağlı Olarak Değişimi". Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 31/1 (2019), 21-28.