Sıcak ekstrüzyon yöntemi kullanarak alüminyum alaşımı talaşların geri dönüşümü ile parçacık takviyeli kompozit malzemelerin üretimi

Abstract

Bu çalışmada Al7050 talaşlarına farklı oranlarda (ağırlıkça % 5, 10 ve 15) B4C tozları ilave edilerek bilyeli öğütücüde 200 rpm dönme hızında 5 saat boyunca karışım sağlanmıştır. Elde edilen karışımlar 600 MPa basınç altında 550oC sıcaklıkta tek yönlü olarak sıkıştırılarak 25 mm çapa sahip biyet numuneler üretilmiştir. Üretilen biyetler 120 ton kapasiteli dikey eksenli hidrolik pres yardımı ile farklı ekstrüzyon oranlarında 550oC sıcaklıkta ekstrüze edilerek 6 mm ve 12 mm çaplarında çubuk formunda numuneler üretilmiştir. Ekstrüzyon oranının ve B4C miktarının üretilen numunelerin mekaniksel ve mikroyapaısal özellikleri üzerine etkilerini belirlemek için metalografik incelemeler, XRD analizleri, yoğunluk ölçümleri, sertlik ölçümleri, basma ve çekme testleri kullanılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre bilyeli öğütme işleminde B4C miktarındaki artış ile birlikte Al7050 talaşlarında boyutsal küçülme tespit edilmiştir. Ayrıca her iki ekstrüzyon oranına sahip numunelerde % 90'nın üzerinde bağıl yoğunluk değerleri elde edilmiştir. Mikroyapısal gözlemler sonucunca parçacık miktarındaki artış ile birlikte talaş sınırlarında yoğun topaklanmalar tespit edilmiştir. Bu topaklanmalar beraberinde yapısal kusurlara yol açmıştır. XRD sonuçlarına göre yapıda herhangi bir reaksiyon ürününe rastlanmamıştır. Maksimum sertlik değeri %5 B4C içeren numunelerde elde edilmiştir. 6 mm ve 12 mm çapa sahip numuneler için sırasıyla elde edilen sertlik değerleri 76.4 HV ve 75.3 HV'dir. Her iki numune türünde ilave edilen B4C parçacıklarının maksimum çekme dayanımını (UTS) ve yüzde uzama miktarlarını düşürdüğü tespit edilmiştir. 6 mm çapa sahip numunelerin 12 mm çapa sahip numunelere kıyasla daha yüksek çekme dayanımı değerlerine sahip oldukları belirlenmiştir. B4C içermeyen numunelerde 6 mm için 286 MPa, 12 mm için 190 MPa maksimum çekme dayanımı değerleri elde edilmiştir. Numunelerin basma dayanımları ise B4C miktarındaki artış ile birlikte azalmıştır.

In this study, B4C powders were added to Al7050 chips in different proportions (5, 10 and 15% by weight) and the mixture was obtained in a ball mill at 200 rpm for 5 hours. The mixtures were compacted unilaterally at 550oC under 600 MPa pressure to produce billet samples with a diameter of 25 mm. The produced billets were extruded at a temperature of 550oC at different extrusion rates using a vertical axis hydraulic press with a capacity of 120 tons and 6 mm and 12 mm diameter rod-shaped samples were produced. Metallographic investigations, XRD analyzes, density measurements, hardness measurements, compression and tensile tests were used to determine the effects of extrusion rate and B4C amount on the mechanical and microstructural properties of the produced samples. According to the results, the dimensional reduction of Al7050 chips was determined with the increase of B4C amount in ball milling process. In addition, relative density values above 90% were obtained in the samples having both extrusion rates. As a result of the microstructural observations, the agglomerations in the chip boundaries with increase in the amount of particles were detected. These agglomerations led to structural defects. According to XRD results, no reaction products were found in the structure. The maximum hardness value was obtained in samples containing 5% B4C. The hardness values obtained for samples with 6 mm and 12 mm diameter were 76.4 HV and 75.3 HV respectively. In both sample types, the added B4C particles reduced the maximum tensile strength (UTS) and elongation. It was found that the samples with a diameter of 6 mm have higher tensile strength values than samples with a diameter of 12 mm. The maximum tensile strengths for samples with diameters of 6 mm and 12 mm without B4C are 286 MPa and 190 MPa, respectively. The compressive strength of the samples decreased with the increase in the amount of B4C.