Mekanik alasımlama yöntemi ile nano-parçacık takviyeli zn-al esaslı nano-kompozit malzemelerin üretilmesi, içyapı ve mekanik özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, döküm yöntemi ile elde edilen ZA27 alaşımı bir fabrikada gaz atomizasyonu yöntemi ile toz haline getirildi. Bu tozlardan 63 µm elek altı tozları alındı. Ortalama boyutu 40µm olan ZA27 matris malzemesine, nano boyuttaki grafit(50 nm) ve bor karbür (55 nm) tozları katılarak nanokompozitler üretildi. Grafit parçacık takviyeleri ağırlıkça % 0,5-%1-%1,5-%3-%5-%7 oranlarında; B4C parçacık takviyeleri ise ağırlıkça %0,5-%1-%1,5-%2 oranlarında katılarak kompozit toz karışımları hazırlandı. Bu karışımlar sabit bir öğütme süresinde(4 saat) gezegen tipi yüksek enerjili bilyeli öğütücüde öğütüldü. Öğütülen tozlardan 435 0C' de 700 MPa basınç altında, sıcak presleme yöntemi ile nanokompozitler üretilmiştir. Üretilen nanokompozitlerin içyapı, fiziksel ve mekanik özellikleri araştırıldı. Sonuçlar irdelendiğinde, mekanik özellikler bakımından en yüksek değerlerin grafit için %1, B4C için % 0,5 katkı oranlarında elde edildiği belirlendi. Fakat hibrit nanokompozitte (HNK) iki katkı malzemesinin de kullanılacağından, hacimsel etki göz önüne alınarak HNK üretiminde katkıların ağırlıkça %0,5 Grafit+%0,5 B4C şeklinde olmasına karar verildi. Belirlenen oranlardaki HNK toz karışımına 0, 2, 4, 6, 8, 10 ve 12 saat gibi farklı sürelerde öğütme işlemi uygulandı. Elde edilen tozların SEM ve boyut analizleri yapıldı. Öğütülen tozlardan, yine aynı şartlarda altında (435 0C sıcaklıkta, 700 MPa basınçta) HNK üretimi gerçekleştirildi. Elde edilen HNK' lerin içyapı, yoğunluk-porozite, sertlik, çekme mukavemeti gibi özellikleri incelendi. 6 saatlik öğütmeye kadar düşme eğilimi gösteren sertlik ve çekme mukavemeti değerleri, bu saatten sonra gözle görülür biçimde artış göstermiştir. Bu doğrultuda 12 saat mekanik alaşımlama ile üretilen HNK' lerin çekme mukavemeti 243 MPa' a, sertliği de 149,1 HB' ye kadar çıkmıştır. SEM görüntülerinden takviye malzemelerinin matris içerisinde 8 saat öğütme sonrasında homojen dağılmaya başladığı görülmüştür. Belirlenen oranlardaki HNK toz karışımına 0, 2, 4, 6, 8, 10 ve 12 saat gibi farklı sürelerde MA işlemi uygulandı. Elde edilen tozların SEM ve boyut analizleri yapıldı. Öğütülen tozlardan, yine aynı şartlarda altında (435 0C sıcaklıkta, 700 MPa basınçta) HNK üretimi gerçekleştirildi. Elde edilen HNK' lerin içyapı, yoğunluk-porozite, sertlik, çekme mukavemeti gibi özellikleri incelendi. 6 saatlik öğütmeye kadar düşme eğilimi gösteren sertlik ve çekme mukavemeti değerleri, bu saatten sonra gözle görülür biçimde artış göstermiştir. Bu doğrultuda 12 saat mekanik alaşımlama ile üretilen HNK' lerin çekme mukavemeti 243 MPa' a, sertliği de 149,1 HB' ye kadar çıkmıştır. SEM görüntülerinden takviye malzemelerinin matris içerisinde 8 saat öğütme sonrasında homojen dağılmaya başladığı görülmüştür.