Alüminyum esaslı in-situ borür takviyeli kompozitlerin üretimi ve özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Alüminyum?Bor (Al?B) alaşımlarının sıvı fazdan soğutulması sırasında iki farklı borür fazı oluşmaktadır. Bunlar sırası ile AlB12 ve AlB2 fazlarıdır. AlB12 fazı yaklaşık 1000 °C de peritektik reaksiyon sonucu AlB2 fazına dönüşmektedir. AlB2 fazı oda sıcaklığında ve düşük sıcaklıklarda kararlı bir fazdır. AlB2 fazının sıvı alaşım içersinde in?situ oluşması, oda sıcaklığında kararlı olması, sert ve aşınmaya dayanıklı olması geçmişte alüminyum içersinde KBF4 florür tuzlarından bor indirgeme yöntemi ile AlB2/Al tipi kompozitlerin yeni bir metal matris kompozit malzeme olarak üretilebilmelerine yönelik bazı çalışmaların yapılmasını sağlamıştır.Bu çalışmada pahalı KBF4 (florür) tuzları ile üretilmiş Al?B alaşımları yerine Türkiye'de ucuz ve bol bulunan bor minerallerini kullanarak Al/AlB2 kompozitlerinin farklı döküm yöntemleri ile üretimi gerçekleştirilmiştir. AlB2 yapılarının farklı alüminyum alaşımlarına bor mineralinin doğrudan ilavesi ile in?situ yöntemi ile sentezlenmesi sağlanarak üretilen kompozitlerin takviye içeriğini oluşturan AlB2 fazının yapısal özelliklerinin, aspekt oranının ve dağılımının incelenmesi hedeflenmiştir. Çalışmada son olarak, gravite döküm, savurma döküm ve ezme döküm teknikleri kullanılması ile AlB2 oranlarının artırılması ve farklı hacimsel oranlarda AlB2/Al kompozitlerin mekanik özelliklerindeki etkilerinin incelenmesi gerçekleştirilmiştir.Gravite döküm, savurma döküm, ezme döküm, ısıl işlem, optik mikroskop, görüntü analizi, SEM, XRD ve yaş kimyasal analiz tekniklerinin kullanıldığı çalışmada, üretilen kompozitler sertlik, çekme ve basma testlerine tabi tutulmuştur. Sonuçlar üretilen kompozitlerin takviye oranlarının artmasına bağlı olarak sertlik, çekme ve basma dayanımlarında %300 oranına kadar artış olduğunu göstermiştir.

During cooling of aluminium?boron (Al?B) alloys two different boride phases come out. These are AlB12 and AlB2 phases. AlB12 transforms into AlB2 at about 1000 °C by a peritectic reaction. AlB2 is a stable phase at room temperature and lower temperatures. Due to formation of AlB2 in?situ within liquid alloy and being stable at room temperature have promoted a few past studies to use of this hard and wear resistant phase in production of new AlB2/Al type metal matrix composites.Throughout this study, instead of using expensive KBF4 (fluoride) salts, using boron containing minerals, which are cheap and ample in Turkey, Al/AlB2 composites have been produced via different casting methods. It is aimed investigating the structural properties such as aspect ratio and distribution of the in?situ formed AlB2 reinforcing phase by directly introducing boron containing minerals into different aluminium alloys. Finally, in this study, the effects of increasing the AlB2 reinforcing ratio, via gravity casting, centrifugal casting and squeeze casting methods, on the mechanical properties of the composites have been investigated.Gravity casting, centrifugial casting, squeeze casting, optical microscope, image analysis, SEM, XRD and wet chemical analysis techniques, hardness, tensile and compression tests were used. Results showed that, depending on the increase in the reinforcement phase, up to 300 % increase in the strength and hardness of the composite has been achieved.