Aa2024 matrisli B4C parçacık takviyeli kompozitlerin vorteks yöntemiyle üretimi ve özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Bu çalışmanın amacı AA2024 alaşımı matrisli ve B4C parçacık takviyelikompozitlerin karıştırmalı döküm yöntemiyle üretimi ve üretilen kompozitlerde mekanik özelliklerin ve abrazif aşınma davranışının parçacık boyutu ve parçacık oranı iledeğişiminin incelenmesidir. Bu çalışmada B4C parçacıkların ıslatılmasını iyileştiren yenibir yüzey işlemi geliştirilmiştir. Bu işlemde, katma öncesi B4C parçacıkları asit karışımında 2 veya 3 dakika bekletildikten sonra etil alkolle yıkanıp kurutularak kanatcıklıkarıştırıcıyla karıştırılan 700oC'daki sıvı metale katılmıştır. Mikroskobik incelemelergeliştirilen yüzey işlemi uygulanarak katılan parçacıkların matris içinde kalarak homojenbir şekilde dağıldıklarını göstermiştir.Karşılaştırma yapma amacıyla iki farklı boyut aralığında (90-53µm B grubu ve 49-16,5µm K grubu) parçacık kullanılarak kompozit üretimi yapılmıştır. Her gruptan vorteksyöntemiyle karıştırılıp kokil kalıba dökülerek parçacık hacim oranı %3, %4, %6 ve %7olan kompozitler üretilmiştir. Üretilen kompozitler sertlik, çekme deneyleriyle ve üçelemanlı abrazif aşınma deneylerine tabi tutulmuştur. Numunelerin mikro yapısı, kırılmave aşınma yüzeyleri taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile incelenmiştir.Parçacık katılma verimi artan parçacık oranı ile azalmış, gözenek oranı ise artmıştır. Nispeten iri parçacıklarla üretilen kompozitlerde parçacık dağılımı daha homojen olup ince parçacıklarla üretilen kompozitlerde ise artan parçacık oranı ile artan parçacık-parçacık ve parçacık-gözenek topaklanmalarının arttığı gözlenmiştir.SEM, energy-dispersif X-ışınları spektrometresi (EDS) ve X-ışınları kırınımı (XRD)ile yapılan incelemelerde düşük katma sıcaklığı ve kısa bekletme süresi nedeniyleparçacık-matris ara yüzey reaksiyonu ile oluşan yeni bir faza rastlanmamıştır. Üretilen kompozitlerde parçacık hacim oranı arttıkça nispeten küçük boyutlu kompozitlerde daha belirgin olmak üzere makro sertlik artmıştır. Ayrıca parçacık hacimoranı arttıkça çekme, akma mukavemeti ve kopma uzaması azalırken elastiklik modülü artmıştır. Kırılma yüzeyi görüntüleri incelendiğinde sünek kırılmayı gösteren çukurcukların azlığı kompozit içindeki B4C parçacıklarının matrisin serbestce plastik şekil değiştirmesiniengellemesiyle ile açıklanmıştır. Nispeten küçük parçacıklı olan K grubu kompozitlerde kırılmanın; yerel gerilme yığılmasının oluştuğu parçacık-matris ve parçacık-parçacık topaklanma ara yüzeyinde ayrılma ile oluştuğu, B grubu kompozitlerde ise parçacık kırılması ve matris deformasyonu ile oluştuğu gözlenmiştir. SiC+yağ süspansiyonunun kullanıldığı üç elemanlı abrazif aşınma deneylerinin sonuçları; hacimsel aşınma miktarının ve özgül aşınma oranının, artan parçacık oranı ve parçacık boyutu ile azaldığını göstermiştir.