AA 2024-B4C kompozitlerin özelliklerine yaşlandırma parametrelerinin etkisi

Abstract

Bu çalışmada toz metalurjisi yöntemi kullanılarak AA2024-B4C kompozit malzemeleri üretildi. Al2024-B4C kompozit toz karışımlarını hazırlamak için geleneksel toz metalurjisi (TM) ve mekanik alaşımlama (MA) yöntemi kullanıldı. 49 µm boyutunda ve farklı miktarlardaki (ağırlıkça %7, %14 ve %21) B4C parçacıkları Al2024 matris tozları ile karıştırıldı ve bu tozlar 1 saat gezegen tipli öğütücüde ögütüldü. Sonrasında bu tozlar soğuk ve sıcak presleme yapılarak bulk numune haline getirildi. Üretilen tüm kompozitlere T6 ısıl işlemi uygulanarak mikroyapı, sertlik ve çekme dayanımları gibi mekanik özellikleri incelenmiştir. Bu numunelere üç farklı sıcaklıkta 130-160-190OC ve üç farklı sürede (10-16-22 saat) yaşlandırma ısıl işlemi uygulandı. Numunelerin yapısal ve morfolojik değişimleri X ışınları kırınım cihazı ve taramalı elektron mikroskobu ile araştırıldı. Sertlik ölçümünde en yüksek sertlik değeri 130 0C'de 10 saat yaşlandırılmış %21 B4C takviyeli kompozitte 182 BSD olarak belirlenmiştir. Çekme testinde en yüksek çekme mukavemeti 190 0C'de 10 saat yaşlandrılmış %7 B4C takviyeli kompozitte 403 MPa olarak belirlenmiştir. SEM görüntüleri matris tozları (Al2024) içerisinde B4C tozlarının homojen olarak dağıldığını ortaya koymuştur. Ayrıca yaşlandırma süresi, sıcaklığı ve B4C miktarı üretilen kompozitlerin fiziksel ve mekanik özellikleri üzerine önemli etkiye sahip olduğu anlaşılmıştır.Anahtar Kelimeler: Metal Matrisli Kompozitler, Sıcak Pres, Yaşlandırma, Isıl işlem.

In this study, AA2024-B4C metal matrix composite (MMCs) materials were produced by using powder metallurgy technique. Classical powder metallurgy (PM) and mechanical alloying (MA) methods were used to prepare mixture of Al2024-B4C composite powders. Different amounts of B4C particles (7 wt.%, 14 wt.%, 21wt. %) with size of 49 µm were mixed with Al 2024 powder particles and they were milled for 1h in a planetary ball mill. After, they were produced composite samples by cold and hot pressing, respectively. Precipitation hardening was applied to all produced samples and their mechanical properties such as microstructural, hardness and tensile strengths were investigated. Precipitation hardening was applied to all the samples at different temperatures and time lapses including 130-160-190OC and 10-16-22 hours respectively.The structural evolutions and morphological changes of the composites were investigated using X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) techniques. Maximum stiffness value was determined as 182 BSD in the samples aged for 10 hours at 130 oC and reinforced with 21wt. % B4C particles. In the tensile test, the maximum tensile strenght was determined to be 403 MPa in the samples aged for 10 hour at 190 0C and reinforced with 7wt. % B4C. The SEM micrographs demonstrated a uniform distribution of B4C particles in aluminum powders. Moreover, ageing time, ageing temperature and the amount of B4C particles had an important effect on the physical and mechanical properties of produced composites.Key Words: Metal Matrix Composites, Hot Pressing, Ageing, Heat Treatment.