Döküm yoluyla aluminyum temelli parçacık takviyeli kompozit geliştirme
Development of particle reinforced cast metal matrix composite
- Tez No: 90838
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET KOZ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Eğitim ve Öğretim, Metalurji Mühendisliği, Education and Training, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 1999
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Marmara Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metal Eğitimi Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 192
Özet
ÖZET Matriks olarak ticari saflıkta alüminyum, Al-% 10 Si, Al-%5 Si-% 3 Cu, takviye olarak 16, 23, 32 \xm SiC parçacıkları ile, alüminyum alaşımı matriks kompozitler hazırlanmıştır. SiC parçacıklarının ortalama çapı, lazer yayınımlı boyutlandırıcı ile tespit edilmiştir. SiC parçacıkları 1000 °C'de 3 saat okside edilmiştir. Parçacık takviye edilmiş metal matriks kompozitler, sıvı karıştırma metodu kullanılarak üretilmiştir. Karıştırma işleminin uygulanması, dıştan ilave edilen parçacıkların içeri çekilmesini temin eden vorteksin oluşumunu sağlamıştır. Deneysel değişkenler, karıştırma hızı, sıvı ve SiC sıcaklığı, takviye parçacık büyüklüğü ve hacim oram, parçacıkların önişlemidir. Bu malzeme ve proses değişkenlerinin, kompozit malzemelerin karışmış parçacık hacim oranım etkilediği belirlenmiştir. Metal matriks ve parçacıkların karıştırılması sırasında, karıştırma hızı, takviye sıcaklığı, karıştırma zamanı, sıvıda dikey hareketlilik, alaşımın magnezyum içeriği artarken, parçacık karışımı artmaktadır. Oksitlenmiş SiC parçacıklarının, satmahnmış haldeki SiC parçacıklarından daha kolay şekilde ıslatıldığı tespit edilmiştir. Sıvı işlem yapılmış silisyum karbür takviyeli metal matriks kompozitlerin üretimi sırasında, parçacıklar ile matriks arasında reaksiyon oluşumu olasıdır. Bu reaksiyonlar kompozitin mekanik ve fiziksel özelliklerinin zarar görmesine neden olabilmektedir. Bu çalışmada, reaksiyon ürünlerinin matriks mikroyapısı ve kompozit özellikleri üzerine etkisi dikkate alınmıştır. SiC'ün alüminyum alaşımlarında termodinamik olarak kararlı olmaması nedeniyle, işlem yapılmamış SiC alüminyum sıvı ile reaksiyon eğilimine sahiptir. SiC'ün önişlemi alüminyum karbür oluşumu için reaksiyon eğilimini azaltmaktadır. Oksidasyon işlemi sırasında kalın SiOz katmanı oluşturulursa SiC'e olan hücum smırlandınlabilmektedir. Bu yüzden takviye malzemelere oksidasyon işlemi uygulanmıştır. Reaksiyonların büyüklüğü aynı zamanda sıvı sıcaklığı, karıştırma zamanı, matriks alaşımının bileşimi ile ilgilidir. Arayüzey reaksiyon ürünleri, hem alaşımın magnezyum içeriği ve hem de başlangıçtaki Si02 katmanınınkalınlığı tarafından etkilenmektedir. Alaşımın yüksek magnezyum^ i^qpgL matrikste ve arayüzeyde magnezyum içeren reaksiyon ürünlerinin oluşumuna neden olmaktadır. Matriks malzeme ve kompozit malzemedeki reaksiyon ürünleri X-Işını toz kırınım metodu ile analiz edilmiştir. Kompozit malzeme özelliklerini geliştirmek için kontrol edilen proses ve malzeme değişkenleri, sıvı sıcaklığı, karıştırma hızı, takviyenin önişlemi, alaşımın kimyasal bileşimi ve magnezyum içeriğidir. Kompozitlerde parçacık dağılımı, aşınma ve kırılma yüzeylerinin incelenmesi için Enerji Dağınım Spektrometresine sahip tarama elektron mikroskobu ve optik mikroskop kullanılmıştır. Parçacık dağılımında parçacık büyüklüğü ve katılaşma hızı oldukça önemlidir. Parçacık büyüklüğü, dendiritik hücre büyüklüğüne eşit ve büyük olduğu zaman uniform parçacık dağılımı elde edilebilmektedir. Karıştırma hızı ve alaşımın magnezyum içeriğinin artması ile, kompozitin karışmış parçacık oranı ve porozite seviyesi artmaktadır. Kompozitin porozite seviyesi, çekme özellikleri, sertlik ve aşınma direncini etkilemektedir. % 10 hacim oranına kadar, parçacık büyüklüğü azalırken, çekme mukavemeti artmaktadır. Bununla beraber bu oranın üzerinde kompozitin çekme mukavemeti azalmaktadır. Porozite seviyesi ve parçacıkların topaklanması kompozit mekanik özellikleri üzerinde olumsuz etkiye sahiptir. Kompozitin porozite seviyesi sıvı dövme veya basınçlı döküm yöntemi ile azaltılabilir. II
Özet (Çeviri)
ABSTRACT Aluminum alloy matrix composites with commercially pure aluminum, Al-10 wt % Si, Al-5 wt % Si-3 wt % Cu as matrices, with 16, 23, 32 nm size SiC particles as dispersoids were synthesised. The average diameter of the SiC particles were determined by laser scatterring size analyzer. The silicon carbide was oxidized at 1000 °C for 3 h. Particle reinforced metal matrix composites were fabricated using a melt stirring method. Application of stirring provided the formation of vortex sucking in externally added particles. The experimental variables were type of stirrer, stirring speed, melt and SiC temperature, feeding rate of reinforcement, particle size and volume fraction, pretreatment of particle. It was established that these materials and process variables affected the incorporated particle volume fraction of the composite materials. In the mixing process of metal matrix and particles, the particle incorporation increased when stirring speed, temperature of reinforcement, incorporation time, vertical agitation in the melt, magnesium content of alloy increased. It was found that the oxidized SiC particles more easily wetted than the as-received SiC particles. During the fabrication of liquid processed silicon carbide reinforced metal matrix composites, it is possible for a reaction to occur between the particles and the matrix. These reactions may cause the degradation of the mechanical and the physical properties of the composites. In this study, the effect of reaction products on the matrix microstructure and the composite properties was considered. Since the SiC is thermodynamically unstable in aluminum alloys, untreated SiC has a tendency to react with aluminum melt. Pretreatment of SiC decreases reaction tendency to form aluminum carbide. The attack of SiC can be restricted if the thick Si02 layer are formed on the SiC during oxidation process. So, oxidation process was applied to reinforcement materials. Extent of reactions is also related to melt temperature, stirring time, composition of matrix alloy. Interface reaction products are affected by both magnesium content of alloy and fflthickness of initial Si02 layer. High magnesium content of alloy caused to the formation of reaction products containing magnesium in matrix and at interface. Reaction products in matrix materials and composite materials were analyzed with X-Ray Powder Diffraction method. The processing and materials variables controlled to develop the properties of composite materials were the melt temperature, stirring speed, pretreatment of reinforcement, chemical composition and magnesium content of alloys, particle size and volume fraction. Optical microscopy and scanning electron microscopy(SEM) equipped with energy dispersive spectrometry(EDS) were employed to study the particle distribution, wear and fracture surface of composites. In particle distribution, particle size and solidification rate is very important. When the particle size is equal to or bigger than dendiritic cell size, uniform particle distribution can be obtained. On increasing the stirring speed and magnesium content of alloy, incorporated particles and porosity level of composites increased. Porosity level of composite affected the tensile properties, hardness and wear resistance of the composite. Up to 10 vol %, tensile strength is increased, while particle size decreased. However over this percent, the tensile strength of the composite decreased. Wear resistance of composite developed with, increasing hardness of composite, particle size and volume fraction. The porosity level and agglomeration of particles has an adverse effect on the mechanical properties of the composite. The porosity level of composite can be reduced using squeeze casting or pressure die casting. IV
Benzer Tezler
- Katodik ark fbb yöntemi kullanılarak çelik yüzeylerin alüminyumlanması
Aluminising of steel surfaces by using cathodic arc pvdmethod
TUĞBA ÇELİKEL
Doktora
Türkçe
2020
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA KAMİL ÜRGEN
- Pişmiş toprak tuğla, bimsbeton, gazbeton ve perlitli yapı malzemelerinin fiziksel, kimyasal ve mekanik özelliklerinin karşılaştırmalı olarak incelenmesi
A Comparative study of brick, pumice concrete, autoclaved aerated concrete and perlite construction materials including physical, chemical and mechanical properties
YUNUS EMRE ÇİÇEK
Yüksek Lisans
Türkçe
2002
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA E. KARAGÜLER
- Assessment and modelling of particle clustering in cast aluminum matrix composites
Döküm yoluyla üretilmiş alüminyum tabanlı kompozitlerde parçacık topaklanmasının değerlendirilmesi ve modellemesi
ARDA ÇETİN
Doktora
İngilizce
2008
Metalurji MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ KALKANLI
- Assessment of properties and mechanical behavior of novel Al/Mg cast alloys
Yeni nesil Al/Mg dökme alaşımlarının özelliklerinin ve mekanik davranışının değerlendirilmesi
KAMİL ARMAĞAN GÜL
Doktora
İngilizce
2024
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EYÜP SABRİ KAYALI
PROF. DR. ÖZGÜR ASLAN
- Döküm yoluyla elde edilen titanyuma farklı yüzey işlemleri uyguladıktan sonra 3 tip titanyum porseleni ile bağlantısının değerlendirilmesi
Appreciate of bonding of 3 titanium porcelain with casting titanium applying different surface treatment
ASLI ACAR
Doktora
Türkçe
2005
Diş HekimliğiSelçuk ÜniversitesiProtetik Diş Tedavisi Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. ÖZGÜR İNAN