TiC/AA7075 kompozitlerin toz metalurjisi yöntemi ile üretimi ve karakterizasyonu

Abstract

Bu çalışmada, ortalama toz boyutu 46.3 μm olan AA7075 matris tozu ve ortalama toz boyutu 5.2 μm olan TiC takviye tozu kullanılmıştır. Mekanik alaşımlama işlemi uygulanarak AA7075 metal matrisi içerisine, %5, %10 ve %20 olmak üzere üç farklı oranda TiC takviye edilerek kompozit tozları hazırlanmıştır. Bu kompozit tozları farklı mekanik alaşımlama sürelerinde (en fazla 20 saat), gezegen tipi mekanik alaşımlama cihazında öğütme işlemine tabi tutulmuştur. Elde edilen tozlar, sıcak presleme yöntemi ile 350 MPa basınç altında 435 °C sıcaklıkta 30 dakika sinterlenerek kompozit malzeme haline getirilmiştir. Mekanik alaşımlama ile toz üretilmesi ve kompozit malzeme üretimi aşamalarından sonra elde edilen numunelerin fiziksel, kimyasal ve mekanik özellikleri taramalı elektron mikroskobu (SEM), X-ışınları kırınımı (XRD), çekme, sertlik ve yoğunluk deneyleri ile belirlenmiştir. 2 saatlik mekanik alaşımlama süresi sonrasında, tüm grupların SEM incelemelerine bakıldığında TiC takviyesinin AA7075 matris içerisine homojen olarak dağıldığı ve ortalama toz boyutunun pulsu yapı oluşumundan dolayı arttığı daha sonra artan öğütme sürelerinde ise pulsu yapının kırılması ile ortalama toz boyutunun düşmeye başladığı gözlemlenmiştir. Kompozit malzemeler üzerinde yapılan deneyler sonucuna ise çekme mukavemetinin 2 saate kadar arttığı, sonrasında ise azaldığı belirlenmiştir. En yüksek çekme mukavemeti 2 saat mekanik alaşımlanmış %20 TiC takviyeli kompozitte, en yüksek sertlik değeri ise artan TiC takviyesi ve deformasyon sertleşmesi sonucu %20 TiC takviyeli 20 saat mekanik alaşımlama işlemi uygulanmış kompozit malzemede elde edilmiştir.

In this study, AA7075 metal powder with an average particle size of 46.3 μm and TiC reinforcement particles with an average particle size of 5.2 μm were used. Composite powders were prepared adding three different ratios (%5, %10 and %20) TiC reinforcement particles into metal matrix of AA7075 by mechanical alloying process. These composite powders were treated in a planetary type mechanical alloying device at varying times (up to 20 hour). Afterwards, the obtained powders were sintered to produce composite materials at 435 ° C under a pressure of 350 MPa for 30 minutes by hot pressing method. The physical, chemical and mechanical properties of powders produced by mechanical alloying and composite samples were determined with scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), tensile, hardness and density tests. After 2 hours of mechanical alloying, SEM analysis of all groups showed that TiC reinforcement was homogeneously dispersed in AA7075 matrix, average powder size increased due to flake structure formation, and after increasing grinding times, average powder size began to decrease with breaking of flake structure. Experimental results revealed that the tensile strength of composites was increased up to 2 hours and then decreased. Also, the highest tensile strength was obtained for the sample with %20 TiC reinforcement which was mechanically alloyed for 2h. The highest hardness value was obtained by increasing TiC reinforcement and deformation hardening.