Effect of aging on the mechanical properties of boron carbide particle reinforced aluminum metal matrix composites

Abstract

Farklı hacim oranlarında B4C parçacık takviyeli Al - ağ.% 4 Cu alaşımlarındanoluşan metal anayapılı kompozitler (MAK'ler) sıcak presleme yöntemi ileüretilmiştir. Yaşlandırma sıcaklığının kompozitlerin sertliğine olan etkisiincelenmiş, ve matris alaşımı ile kıyaslanmıştır. Takviye malzemesi ilavesininyaşlanmayı önemli ölçüde etkileyebileceği görülmüştür. Yaşlandırmanınetkilerini tespit etmek amacıyla detaylı geçirimli elektron mikroskobuincelemeleri ve diferansiyel taramalı kalorimetri analizleri yapılmıştır. ÜretilenMAK'lerin ayrıca düşük ve yüksek deformasyon hızlarındaki davranışları,sırasıyla düşük hızdaki eğme deneyleri ve gerçek zırh delici mermiler ileincelenmiştir. Takviye elemanı ilavesinin eğme mukavemetinde düşüşe sebepolduğu bulunmuştur. Eğme mukavemetinin artan deformasyon hızı ile önceartış gösterdiği, ancak belirli bir değerden sonra azaldığı görülmüştür.Kompozitlerin ve takviyesiz alaşımın mekanik performansının ısıl işlem ilebüyük ölçüde iyileştirilebilmiştir. Zırhlarda ön plaka olarak kullanılanMAK'lerin monolitik seramiklere nazaran daha zayıf olduğu tespit edilmiştir.Anahtar kelimeler: Metal Anayapılı Kompozitler, Yaşlanma, DeformasyonHızı

Metal matrix composites (MMCs) of Al - 4 wt.% Cu reinforced with differentvolumetric fractions of B4C particles were produced by hot pressing. The effectof aging temperature on the age hardening response of the composites wasstudied and compared with the characteristics exhibited by the matrix alloy.Reinforcement addition was found to considerably affect the age hardeningbehavior. Detailed transmission electron microscopy and differential scanningcalorimetry observations were made to understand the aging response of thecomposites. The low strain rate and high strain rate deformation behavior ofthe MMCs were determined utilizing low velocity transverse rupture tests andtrue armor-piercing steel projectiles, respectively. Increasing the volumefraction of B4C led to a decrease in flexural strength. The flexural strength vs.strain rate plots showed a slight increase in strength followed by a decrease forall samples. The mechanical performance of the composites and theunreinforced alloy were greatly improved by heat treatment. The MMCs werefound to be inferior to monolithic ceramics when used as facing plates inarmors.Keywords: Metal Matrix Composites, Aging, Strain Rate