İn-situ reaksiyon ile AIB2 takviyeli metal matriksli kompozitlerin üretimi ve mekanik özelliklerinin araştırılması

Abstract

ÖZET Bu çalışma 1001 Araştırma Destek Programı Kapsamında TÜBİTAK tarafından desteklenen alüminyum ana yapılı AlB2 borür takviyeli metal matris kompozitlerin döküm yöntemi ile üretimi ve mekanik özelliklerinin incelenmesine yönelik bir proje çalışmasıdır. Çalışmada ülkemizde bulunan çeşitli bor cevherlerinin ilavesi ile farklı alüminyum matrisleri içersinde yüksek aspekt oranlı AlB2 borür takviye yapılarının oluşturulması ve doğrudan döküm yöntemi ile Al-AlB2 türü metal matrisli kompozit üretimini amaçlayan yeni bir yöntem kullanılmıştır. Kompozit üretimi doğrudan döküm yolu ile (in-situ) gerçekleştirilmiştir. Döküm yöntemi olarak, gravite döküm, savurma döküm ve ezme döküm yöntemlerinden faydalanılmıştır. SEM, XRD ve yaş analiz tekniklerinin kullanıldığı çalışmada, üretilen kompozitler sertlik, çekme, basma, aşınma ve mekanik işleme testlerine tabi tutulmuştur. Sonuçlar üretilen kompozitlerin takviye oranlarının artmasına bağılı olarak sertlik, çekme ve basma dayanımlarında %300 oranına kadar artış olduğunu göstermiştir. Üretilen kompozitlerin sürtünme katsayılarının ve ağırlık kayıplarının ise matris alaşımına göre daha düşük olduğu görülmüştür. Sonuçlar ayrıca Al-AlB2 türü metal matrisli kompozitlerin otomobil fren diskleri gibi hafiflik ve yüksek aşınma dayanımı gerektiren yerlerde kullanım potansiyeline sahip olduğunu göstermiştir. Anahtar kelimeler: Metal matrisli kompozitler, İn-situ kompozitler, Alüminyum borür, AlB2, Al-B alaşımı, Bor, Bor oksit.

ABSTRACT This study is aimed at investigating the manufacturing and mechanical properties of an aluminum based cast metal matrix composites which is supported by TÜBİTAK through the 1001 Research Support Program. During the study, to produce high aspect AlB2 boride reinforcing for Al- AlB2 type metal matrix composite a new method of direct casting has been used. Production of the composite was realized in-situ (directly from the melt) via casting. Gravity casting, centrifugal casting and squeeze casting have been employed as casting methods. As characterization and property measurements of the composites, SEM, XRD and wet chemical analysis techniques, hardness, tensile and compression tests and machining were used. Results showed that, depending on the increase in the reinforcement phase up to 300 % increase in the strength of the composite has been achieved. The friction coefficients and material lost during sliding wear of the produced composites have been lower compared to their matrix. Results also showed that the new Al-AlB2 type metal matrix composites have high potential to use for such parts where a high wear resistance and high strength are necessary as automotive brake rotors. Key words: Metal matrix composites, In-situ composites, Aluminium boride, AlB2, Al-B alloys, Boron, Boron okside.