Alüminyum matrisli nanokompozit malzemelerin ekstrüzyon yöntemiyle üretimi ve karakterizasyonu

Abstract

Bu yüksek lisans tez çalışmasında AA6061 alaşımına üstün mekanik özellikler (mukavemet, sertlik, aşınma direnci) kazandırabilmek için nano boyuttaki seramik tozlardan toz metalurjisi yöntemi kullanılarak sıcak ekstrüzyon yöntemiyle tekli, ikili ve üçlü kompozit malzemeler tel çubuk olarak üretilmiştir. Çalışmada toz metalurjisi metoduyla AA6061 matrise, ağırlıkça %3; %6; %9 oranlarında B4C, SiC ve TiC nano parçacıklar takviye edilmiş ve biyetler üretilmiştir. Üretilen biyetler daha sonra ekstrüzyon işlemine tabi tutularak tel çubuklar üretilmiştir. Ekstrüzyon ile üretim esnasında; sıcaklık, soğuma hızı ve süresi gibi farklılıklar nedeniyle mekanik özelliklerde oluşabilecek değişimlerin önüne geçmek için üretim sonrasında tüm numunelere eşit şartlarda yaşlandırma işlemi uygulanmıştır. Ekstrüzyon ile üretilen tel çubukların mikroyapısal karakterizasyonu aşamasında; optik mikroskop, SEM, EDS, XRD incelemeleri gerçekleştirilmiştir. Mekanik karakterizasyon aşamasında ise sertlik ve aşınma testleri uygulanmıştır. Ayrıca numunelere yoğunluk ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Tez çalışması sonucunda takviye partiküllerin aşınma ve sertlik davranışını genel olarak olumlu etkilediği yorumu yapılabilir. Özellikle B4C takviyesinin AA6061 matrisi içinde sertlik ve aşınma dayanımlarını TiC ve SiC takviye elemanlarına kıyasla daha olumlu yönde etkilediği, ayrıca hibrit yapıların yine aşınma ve sertlik davranışının tekli ve üçlü yapıya göre daha olumlu olduğu tespit edilmiştir. Yapılan deneyler sonucunda aşınmaya bağlı en düşük ağırlık kaybı değerlerinin %91 AA6061 + %4,5 SiC + %4,5 B4C kompozit malzemeye ait olduğu tespit edilmiş ve 15N yükte iyileşme oranı %131 olarak hesaplanmıştır. Aynı malzemenin sertlik deneyleri sonucunda 75,7 HB ile en yüksek sertlik değeri sergilediği görülmüş ve ana malzemeye kıyasla %53,24 iyileşme olduğu tespit edilmiştir.