AA6061 matrisli B4C ve SiC takviyeli kompozit malzemelerin mekanik ve işlenebilirlik özelliklerinin araştırılması
- Global styles
- Apa
- Bibtex
- Chicago Fullnote
- Help
Abstract
ÖZETBu çalışmada takviyeli ve takviyesiz, farklı (AA6061), (% 12 B4C), (% 12 SiC), (% 9 B4C + % 3 SiC), (% 6 B4C + % 6 SiC), (% 3 B4C + % 9 SiC) kompozit malzemeler Toz Metalurjisi (TM) yöntemi ile üretilmiş ve aynı yöntemle işlenebilirlik deneyleri için (% 3 B4C), (% 6 B4C) ve (% 9 B4C) kompozit malzemeler üretilmiştir. Matris malzemesi olarak ortalama toz tane boyutu 100 µm altı olan AA6061 tozları, takviye elemanı olarak 10 µm altı B4C tozları ile 8 µm SİC tozları kullanılmıştır. Ağırlıkça karışım oranları belirlenen tozlar hassas terazide tartıldıktan sonra 3 boyutlu karıştırıcıda 30 dakika homojen olarak karıştırılmıştır. Karışım tozlar 200 MPa basınç altında soğuk preslenmiştir. Numuneler 550 oC'de 60 dakika sinterleme sonrası 500 oC de sıcak ekstrüzyon işlemine tabi tutularak 25×30 mm dikdörtgen kesitli ve çapı 30 mm olan daire kesitli numuneler üretilmiştir. Yaşlandırılabilir bu numuneler 10 °C/dakika ısıtma hızıyla 530 °C sıcaklığa çıkartılıp 1 saat süreyle bekletilmiş ve ardından su verme ile hızlı soğutma yapılmıştır. Daha sonra numuneler 10 °C/dakika ısıtma hızı ile 175 oC sıcaklıkta 8 saat suni yaşlandırma işlemine tabi tutulmuştur. Üretilen kompozit malzemelerin yoğunluk değişimleri, sertliği, çapraz kırılma dayanımları ve çekme mukavemetleri incelenmiştir. Ayrıca mikro yapı ve kırık yüzey için optik mikroskop, SEM analizi de yapılmıştır. İşlenebilirlik için üretilen numunelerin de mekanik ve optik testleri yapılmıştır. Sıcak ekstrüzyon yöntemiyle üretilen numunelerin ortalama yoğunluğunun % 99'un üzerinde olduğu tespit edilmiştir. B4C/SiC parçacıklarının matris içerisinde homojen dağıldığı gözlemlenmiştir. En yüksek sertlik değeri % 12 B4C takviyeli kompozit iken, çapraz kırılma testinde ise % 12 SiC takviyeli kompozit malzeme olarak ölçülmüştür. B4C miktarının artmasıyla çekme dayanımının düştüğü görülmüştür. İşlenebilirlik deneylerinde dört farklı kesme hızı (200, 224, 230 ve 250 m/dak) ve üç farklı ilerme miktarı (0,15, 0,1875 ve 0,27) uygulanmıştır. Kesme hızının artmasıyla kesme kuvvetleri azalmış, düşük kesme hızı zaman zaman kesme kuvvetlerinde dalgalanmalara neden olmuştur. Artan kesme hızına bağlı olarak ortalama yüzey pürüzlülüğü azalmış ve artan ilerleme miktarıyla yüzey pürüzlülüğü artmıştır. Takviye oranındaki artış yüzey kalitesi üzerinde olumlu etki yapmıştır. ABSTRACTThis study investigates the production of various reinforced and non-reinforced composite materials (AA6061), (3 % B4C + 9 % SiC), (6 % B4C + 6 % SiC), (9 % B4C + 3 % SiC), (12 % B4C), (12 % SiC), (3 % B4C), (6 % B4C) and (9 % B4C) using powder metallurgy (PM). AA6061 powders with grain sizes below 100 µm are used as the matrix material and B4C powders with sizes below 10 µm and SiC powders with sizes below 8 µm are used as the reinforcement material. The powders are weighed on a micro-balance and their mixture proportions in terms of weight are determined. Next, they are mixed for 30 min in a three-dimensional mixer. The mixtures are then subjected to cold pressing under a pressure of 200 MPa to form metal block samples. These are subjected to hot extrusion in an extrusion mold heated at 500 °C after being subjected to a sintering process for 60 min at 550 °C. This produces samples with a cross-sectional area of 25×30 mm and Ø30 mm. These age-hardened are next subjected to a dissolution process for 1 h, immediately followed by a rapid cooling process with water in a furnace heated at 530 °C with a heating speed of 10 °C/min. The cooled samples are then artificially aged for 8 h by heating them at 175 °C with a heating speed of 10 °C/min. The composite materials produced are examined in terms of density changes, hardness, tensile strength, and machinability. Furthermore, optical microscopy and scanning electron microscopy are performed to examine the microstructure and surface fractures. Average density of composite materials are 99 % and above. The best hardness and tensile strength were measured 12 % SiC reinforced composite materials. Machining tests have been applied using four different cutting speeds (200, 224, 230 and 250 m/min) and three different feeding rate (0,15, 0,1875 and 0,27). Cutting forces were decreased with increasing cutting speeds of materials. Cutting speeds was decreased caused by time to time fluctuations of cutting forces. Average surface roughness was decreased with increasing cutting speeds and surface roughness was increased with increasing feed rates. Increasing reinforced ratio was effected as positive on surface quality.
Collections