$Ti-Al_3Ti$ metalik intermetalik laminat (MİL) kompozitlerin üretimi

Abstract

ÖZET Ti-Al3Ti Metalik-İntermetalik Laminat (MİL) Kompozitlerin Üretimi İntermetalik malzemeler yüksek basma mukavemeti ve katılığı, yüksek oksidasyon direnci ve ergime sıcaklığına sahiptir. Fakat sınırlı dislokasyon hareketinden dolayı oda sıcaklığında gevrek kırılma gösterirler ve bu da onların kullanımlarını sınırlar. Bu limitasyonun önüne geçmek için stratejilerden biri intermetalikleri sünek fazlarla takviye ederek tokluklarını artırmaktır. Her formdaki sünek takviye fazı intermetaliğin tokluğunu artırmakla beraber en etkili olan laminatlarla yapılan takviyedir. Metalik-intermetalik laminat (MİL) kompozitler metalik titanyum ve aluminyum folyolarının ardışık sıralı istiflerinin sıcakta basınç altında reaksiyona girmesi ile üretilir. Nihai ürün metalik titanyum ile Al3Ti intermetaliğinin sıralı tabakalarından meydana gelir. Bu çalışmada, MİL kompozit üretmek için başlangıç malzemesi olarak ticari saf titanyum ve aluminyum folyoları kullanılmıştır. Folyo istifi 650 ve 700oC‟de 2,5-5-7,5 ve 10 saat süre ile basınç altında pişirilmiştir. Mikroyapısal ve mekanik özelliklerin belirlenmesi için, kompozit numuneleri SEM, SEM-EDS, XRD, sertlik deneyi gibi teknikler kullanılarak karakterize edilmiştir. Sonuçlar aluminyumun titanyumla reaksiyona girerek Al3Ti‟a dönüştüğünü ve bir miktar titanyumun harcanmadan kaldığını göstermiştir. Nihai yapıda sadece metalik titanyum ve Al3Ti intermetaliği vardır. Statik ve dinamik yüklemeler altında intermetalik tabakada yoğun çatlaklar meydana gelmiş ve metal/intermetal arayüzeyine ulaşmıştır. Metalik titanyum tabakası gerilemelerin etkisi ile plastik olarak şekil değiştirmiş fakat yırtılmamıştır. Anahtar kelimeler: Laminat kompozit, Ti-Al3Ti kompoziti, metal-intermetalik, kırılma, plastik deformasyon, tokluk

ABSTRACT Fabrication of Ti-Al3Ti Metallic-Intermetallic Laminate (MIL) Composites Intermetallics are known to possess high compressive strength and stiffness, high oxidation resistance and melting temperature. However, intermetallics exhibit limited dislocation mobility leading to brittle fracture at low temperature, thus limiting their use as structural components. One of the strategies for overcoming this problem and for increasing the utility of intermetallics involves the toughening of the intermetallic with ductile reinforcements. Among of various types of ductile phases, laminate form has the maximum toughening efficiency followed by fiber and particulate morphology. Metallic-intermetallic laminate (MIL) process consists of stacking aluminum and titanium foils in alternating layers. To form intermetallic phase Al3Ti, the diffusion and reaction between titanium and aluminum are necessary. Pressure and heating are applied in a furnace. Final structure consists of alternating layers of metallic (unreacted) titanium and Al3Ti intermetallic. In this study, in order to produce MİL composite, commercially pure aluminum and titanium foils were used as starting materials. Stacked foils in alternating layers were processed at 650 and 700oC for 2,5-5-7,5 and 10 h under pressure in a open air furnace. To determine the microstructural and mechanical properties, samples were characterized by using SEM, SEMEDS, XRD and hardness tests. The results showed that aluminum was completely consumed in forming the intermetallic compound and some of titanium foil remained as unreacted. Metallic titanium and titanium tri aluminid were detected in final structure. Under static and dynamic loads, various intensive cracks were developed in intermetallic layer and they were reached to metal-intermetallic interface. Metallic titanium layer was deformed plastically by application of loads, no tearing were shown. Key words: Laminate composite, Ti-Al3Ti composite, metal-intermetallic, fracture, plastic deformation, toughening