Metal bazlı kompozit ürünlerde mekanik ve tribolojik özelliklerin iyileştirilmesi

Abstract

Metal bazlı kompozit malzemelerden, alüminyum matrisli kompozit ürünler sahip oldukları yüksek spesifik mukavemet, iyi işlenebilirlik, düşük ağırlık, yüksek termal şok ve aşınma direnci gibi özelliklerden dolayı özellikle otomotiv sektörü olmak üzere; havacılık, uzay, denizaltı ve savunma sanayisi gibi pek çok farklı alanda tercih edilmektedir. Literatürde, alüminyum bazlı kompozit malzemelerin mekanik ve tribolojik açıdan geliştirilmesinin önemine yönelik pek çok çalışma yer almaktadır. Bu çalışma kapsamında, matris malzemesi olarak AlSi5Mg (Al-5Si-0,2Mg) alaşımı, takviye malzemesi olarak da farklı hacimsel oranlarda ve 10-15 µm boyut aralığında silisyum karbür partikülleri kullanılarak sıvı metal karıştırmalı döküm yöntemiyle üretilen metal bazlı kompozit malzemeler üzerinde araştırma yapılmıştır. Karıştırmalı dökümden elde edilen numunelere 500 santigrat derecede sıcak ekstrüzyon uygulanmıştır. Ekstrüze numuneler, mekanik ve tribolojik özelliklerinin iyileştirilmesi amacıyla T6 ısıl işlemine tabi tutulmuş ve sonrasında numunelerin sertlik ölçümleri ve aşınma testleri yapılmıştır. Testler sonucu yapılan optik mikroskop ve taramalı elektron mikroskobu ile mikroyapı incelemelerinde, silisyum karbür partiküllerin yapıda homojen olarak dağıldığı, matris-takviye arayüzeyinde iyi bir yapışma sağlandığı ve aşınma sonucu SiC partiküllerinin yapıdan kopmadığı gözlemlenmiştir. Ayrıca, silisyum karbür partikül takviye malzemesinin hacimsel oranlarının artmasıyla sertliğin arttığı, bununla birlikte mekanik ve tribolojik özelliklerde iyileşme sağlandığı görülmüştür.

In metal matrix composite materials, aluminum matrix composites are preferred in many different applications such as aviation, submarine, aerospace, defense and especially automotive industries due to the high specific strength, good machinability, lightness, high thermal shock and wear resistance they have. A large number of research reports on improving mechanical and tribological properties of aluminum matrix composites take place in literature. In this study, AlSi5Mg (Al-5Si-0.2Mg) alloy matrix composite samples were produced by molten metal stir casting. Stir cast composite ingots were hot extruded at 500 centigrade degree. Particulate silicon carbide of approximately 10-15 µm size was used as reinforcing phase in different volume fractions. The extruded samples were undergone T6 heat treatment in order to improve their mechanical and tribological properties. The hardness measurements and wear tests were carried out. The microstructures and friction surfaces were examined using optical and scanning electron microscopy. The results of this study show that the distribution of silicon carbide particles in microstructure has been found homogeneous, the interfacial bonding of matrix-reinforcement was good and silicon carbide particles have remained intact in the structure of composite samples. Besides, the hardness values increased with increasing volume fraction of silicon carbide particles, the mechanical and tribological properties of the samples were also enhanced.