Al2O3, TiB2 parçacık takviyeli alüminyum matrisli kompozitlerin sıcak presleme ile üretimi ve karakterizasyonu

Abstract

Bu çalışmada alüminyum % 4 bakır matrisli Al2O3-TiB2 karışımı partikül takviyeli kompozitlerin sıcak presleme ile üretilmesi ve üretilen kompozitlerin karakterize edilmesi amaçlanmıştır. Kullanılan Al2O3-TiB2 tozları, çalışma kapsamında TiO2, H3BO3 ve Al başlangıç karışımlarından yanma sentezi yöntemiyle üretilmiştir. Yanma sentezi sonucunda Al2O3 ve TiB2 fazlarının oluştuğu X-ışını kırınımı (XRD) analizleri ile belirlenmiştir. Taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve enerji dağılımlı X-ışını spektroskopisi (EDS) incelemelerinin sonucunda yanma sentezi ürünlerinin Al2O3 sürekli yapısı içinde bulunan TiB2 partiküllerinden oluşan birkaç yüz mikron boyutlu sert topaklar şeklinde olduğu anlaşılmıştır. Yanma sentezi sırasında oluşan Al2O3, TiB2 partiküllerini birbirinden ayırmak ve Al2O3, TiB2 parçacıklarının boyutunu küçültmek amacıyla toz halindeki başlangıç karışımlarına ağırlıkça %5 ile %150 arasındaki oranlarda NaCl eklenerek yanma sentezi deneyleri gerçekleştirilmiştir. SEM incelemeleri ve parçacık boyut analizlerinde, başlangıç karışımına NaCl eklenmesi ile, oluşan parçacık boyutlarının küçüldüğü görülmüştür. %60 NaCl eklenen reaksiyonun sonucunda daha küçük partiküller üretildiği anlaşılmıştır. NaCl'nin giderilmesi sonrası elde edilen toz karışımının ortalama parçacık boyutunun 15,4 mikron olduğu belirlenmiştir. Yanma sentezi ile elde edilmiş olan Al2O3, TiB2 toz karışımları, alüminyum matrise eklenmeden önce, parçacık boyutlarının küçültülmesi amacıyla alümina ve WC ortamlarda öğütülmüştür. Elde edilen takviye partikülleri Al-%4Cu matrise hacimce %1, %3, %5 oranlarında eklenerek, toz metalürjisi yöntemi ile kompozit üretimi gerçekleşmiştir. Kompozitler sıcak preste 550 °C'de 30 dakika süre 50 MPa basınç uygulanarak elde edilmiştir. Optik mikroskop ve SEM incelemeleri sonucunda, takviye partiküllerinin matris fazı içerisinde homojen dağıldığı görülmüştür. Takviye partiküllerinin eklenmesi sonucunda takviyesiz numuneye kıyasla sertlik artışı meydana gelmiştir. Takviyesiz numunede 50,9 HB olan sertlik değeri, WC ortamda öğütülmüş partiküllerin % 1 oranında eklendiği kompozitte 57,7 HB10 olmuştur. Takviyesiz numunenin eğme dayanımı 433 MPa olurken, dayanım değeri en yüksek numune, 462 MPa ile WC-Co ortamda öğütülmüş takviye partiküllerinin % 1 oranında eklendiği numune olmuştur. Katkı oranının daha fazla artması ile kompozitlerin dayanım değerlerinde azalma meydana geldiği görülmüştür.