Sic takviyeli etial 21 esaslı kompozit malzemelerin basınçlı infiltrasyon yöntemi ile üretimi ve özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada basınçlı infiltrasyon yöntemi ile SiC takviyeli Al2014 matrisli kompozit malzeme üretimi ve bu malzemenin fiziksel, mekanik ve ısıl özelliklerinin deneysel olarak incelenmesi yapılmıştır. Deneysel ölçümlerde kullanılacak numuneler tasarımı yapılan basınçlı bir ergitme ocağında üretilmiştir. Bu ergitme ocağının infiltraston basıncı içinde azot (N2) gazı bulunan bir tüple sağlanmıştır. İnfiltrasyon sıcaklığı ise ergitme ocağının ısıtma sistemine bağlanan bir termo eleman aracılığıyla kontrol edilmiştir. İmalatı gerçekleştirilen bu düzenekte üç farklı modelde metal matrisli kompozit üretimi gerçekleştirilmiştir. Matris malzemesi olarak Al2014 alüminyum alaşımı, takviye elemanı olarak ise ???? m, 66 ? m ve 44 ? m tane büyüklüğüne sahip SiC tozlar kullanılmıştır. Kompoziti oluşturan takviye malzemeler öncelikle deney numunesi tüpü içerisine doldurulduktan ve giriş-çıkışları filtrelerle sabitlendikten sonra ergimiş olan matris malzemesi içerisine daldırılarak sızdırmazlık sağlanmıştır. Kompozit üretim parametreleri infiltrasyon sıcaklığı, infiltrasyon basıncı ve matrise Mg ilavesi olarak belirlenmiştir. Üretilen kompozitlerin mikroyapıları, yoğunlukları, gözenek miktarları, sertlikleri ve basma dayanımları incelenmiştir. Kompozitlerin ısıl iletkenlikleri ise deneysel ve analitik olarak hesaplanmıştır. Kompozitlerin mikroyapı fotoğraflarından tüm üretim parametrelerinde tam infiltrasyonun gerçekleştiği, SiC parçacıklarının matris içerisinde homojen bir dağılım gösterdikleri belirlenmiştir. Kompozitlerin infiltrasyon sıcaklığının, basıncının ve matrise Mg ilavesinin yoğunluğu, ısıl iletkenlik, basma dayanımı ve sertliği artırdığı, gözenek miktarını düşürdüğü görülmüştür. Kompozitlerin mekanik ve fiziksel özellikleri deneysel olarak ölçülmüş olup ısıl iletkenlikleri ise hem deneysel hem de analitik olarak elde edilmiştir. Elde edilen bütün sonuçlar literatürdeki benzer çalışmalarla karşılaştırılmış, sonuçlar grafik ve tablolar şeklinde verilmiştir.

In this study, SiC-reinforced Etial 21 based composite materials were produced through compressed infiltration method, and physical, mechanical and thermal characteristics of this material was experimentally analyzed. The samples used in the experimental measurements were produced in a designed pressure melting furnace. The infiltration pressure of this melting furnace was made by a tube including nitrogen (N2). The infiltration temperature was controlled by a thermo element connected to the heating system of the melting furnace. Metal matrix composite in three different models was produced in this machinery. As matrix material, Al2014 aluminum alloy and as reinforcement element, SiC powder with ???? m, 66 ? m and 44 ? m grain size were used. The reinforced materials forming the composite were filled into the experiment sample tube and its inputs/outputs were fastened by the filters and then sealing was obtained by sinking them into matrix material molten. The composite production parameters were determined as infiltration temperature, infiltration pressure and Mg addition to matrix. Micro structures, intensities, porous proportion, hardness and compression strength of produced composites were analyzed. Thermal conductivity of composites was also calculated experimentally and analytically. It was identified by means of micro structure photos of composites that a complete infiltration was performed throughout the production parameters and SiC particles showed a homogenous distribution in the matrix. It was understood that the infiltration temperature, pressure and Mg addition intensity of composites increase the thermal conductivity, compression strength and hardness, but decrease the porous proportion. The mechanical and physical characteristics of composites were measured experimentally and the thermal conductivity was obtained both experimentally and analytically. All the results were compared with the similar studies in literature, and the results were given in graphics and tables.