AA2024 matrisli B4C parçacık takviyeli metal matrisli kompozitlerin toz metalurjisi yöntemiyle üretimi ve özelliklerinin incelenmesi

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. Farklı boyut (49 µm ve 5µm ) ve miktarlardaki (ağırlıkça %5, %10 ve %20) B4C parçacıkları Al2024 matris tozları ile karıştırıldı ve bu tozlar farklı öğütme zamanları için (10 saate kadar) gezegen tip bilyeli öğütücüde öğütüldü. Öğütülen tozlardaki yapısal ve morfolojik değişmiler X ışınları kırınım cihazı ve taramalı elektron mikroskobu ile araştırıldı. Sonuçlar 7µm lik minumun toz boyutuna sahip kompozit tozlara 10 saatlik öğütme sonucunda ulaşıldığını göstermiştir. SEM görüntüleri matris tozları (Al2024) içersinde B4C tozlarının 5 saatlik öğütme sonrasında homojen olarak dağıldığını ortaya koymuştur. Diğer bir deyişle B4C tozlarının matris tozları (Al2024) içersinde homojen dağılımı geleneksel toz metalurjisinden ziyade mekanik alaşımlama yöntemi ile sağlanmıştır. Ayrıca öğütme zamanı, B4C miktarı ve B4C partiküllerinin boyutu üretilen kompozitlerin fiziksel ve mekanik özellikleri üzerine önemli etkiye sahiptir.

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) method were used to prepare mixture of Al2024-B4C composite powders. Different amounts of B4C particles (5 wt.%, 10 wt.%, 20wt. %) having various sizes of 49µm and 5µm were mixed with Al 2024 powder particles and they were milled for different times (0h from to 10h) in a planetary ball mill. The structural evolutions and morphological changes of the milled powders were investigated by X-ray diffractometry (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). The results showed that the formation of Al2024-B4C composite powders with minimum particle size of 7 µm is obtained after 10 h milling. The SEM micrographs demonstrated a uniform distribution of B4C particles in aluminum powders after 7h milling of an Al2024-B4C powder mixture. In other words, more homogenous dispersion of B4C powder powders were obtained in Al 2024 matrix using the MA technique according to classical PM method. Moreover, milling time, B4C content and the size of B4C particles had an important effect on the phisical and mechanical properties of produced composites.