Parçacık takviyeli fonksiyonel derecelendirilmiş alüminyum köpüklerin mekaniksel ve fiziksel özelliklerin araştırılması

Abstract

Bu çalışmada boşluk tutucu tekniği ile parçacık takviyeli alüminyum köpükler üretilmiş ve üretilen köpüklerin mekaniksel ve fiziksel özellikleri karşılaştırılmıştır. Köpüklerin üretiminde başlangıç malzemeleri olarak %99,5 saflıkta Al tozu (<44 µm), ortalama çapı 7 µm SiC parçacıkları ve boyutları 1-5 mm arasında değişen üre granülleri kullanılmıştır. Deneysel çalışmalar alüminyum ve SiC parçacıklarının (ağırlıkça %3, %5 ve %7) karıştırılması ile başlanmıştır. Ardından boşluk tutucu olarak hacimce %75 üre granülleri AlSiC karışımına ilave edilmiştir. Hazırlanan karışım üç boyutlu bir karıştırıcıda 30 dakika karıştırılmıştır. Daha sonra karışım tek eksenli hidrolik preste 600 MPa basınç altında sıkıştırılmıştır. Preslenmiş kompaktlardaki ürelerin çözünümü için numuneler 80°C’de 3 saat su banyosunda bekletilmiş ve sonrasında 650°C’de 2 saat boyunca fırında sinterleme işlemine tabii tutulmuştur. Üretilen numunelerin sıkıştırma kuvvetleri altında ezilme davranışlarını belirlemek için basma testi uygulanmıştır. Bununla birlikte hücre duvarlarındaki sertlik değişimini belirlemek için mikro sertlik testleri uygulanırken, köpük yapıların gözenek morfolojileri ve yoğunluk değişimleri karakterize edilmiştir. Buna göre her üç köpük türünde de (Al köpük, %5 SiC-Al köpük ve FD-Al köpük) elde edilen gözeneklilik miktarı kullanılan üre miktarıyla oransal olarak (%75) uyum sağlamıştır. Bununla birlikte SiC parçacıklarının köpüklerin hücre morfolojisi üzerindeki etkisi yok denecek kadar azdır. Diğer taraftan mekanik performansın gelişimi açısından oldukça önemli etkiye sahiptir. Çökme gerilimi (4,48 MPa), plato gerilimi (5,01 MPa) ve enerji emme kapasitesinin (2,47 MJ/m3) en yüksek olduğu köpük türü FD-Al köpüklerdir.