Sıcak preslenmiş metal matris kompozitlerde SiC katkısının malzeme özelliklerine etkisi

Abstract

Metal matrisli kompozitler (MMK) özellikle kesici takım, sürtünme elemanları ve birçok endüstri tarafından kullanım oranı günden güne artan malzeme grubudur. Metal bir matris içerisine eklenen karbür, bor ve oksit bileşikleri ile ürün performansı büyük oranda artmaktadır. Yapılan bu çalışmada metal esaslı bir matris bileşimine eklenen SiC ile mikro yapı ve mekanik özelliklere etkisinin incelenmesi amaçlanmıştır. Matris malzemesi olarak ağırlıkça %85 Bronz, %10 Ni ve %5 Co‟ dan oluşan bir matris içerisine SiC partikülleri eklenerek metal matrisli kompozit (MMK) malzeme direk dirençli hızlı sıcak pres sinterleme tekniği ile üretilmiştir. Sıcak pres sinterleme 120C/dak 35 MPa basınç altında 4 dakika boyunca 650-700-750 oC' de yapılmıştır. Farklı SiC (2-4-6 w.t.%) oranları ve tane boyutları (30-60-120 mesh) matris içerisine eklenerek numunelerin gerçek özkütlesi, sertlik (HB30), eğme dayanımları (MPa) incelenmiştir. Üretilen matrisin mikroyapı ve faz özellikleri ve kırık yüzeyleri taramalı elektron mikroskobu (SEM), X-ışını difraktogram (XRD) ile incelenmiştir. Yapılan deneyler sonucunda artan sinterleme sıcaklığı ile üretilen malzemelerin sertlik ve yoğunluk değerlerini artmıştır. Artan SiC oranı ile porozite ve sertlik değeri artmıştır. SiC konsantrasyonunun artması 3 noktalı eğilme mukavemetinde partikül boyutuna bağlı olarak değişiklikler göstermiştir.

Metal matrix composites (MMK) are especially used for cutting tools, friction elements and many other industries. Carbide, boron and oxide compounds added to a metal matrix improve product performance to a great extent. In this study, it is aimed to investigate the effect of SiC added to a metal based matrix composition on microstructure and mechanical properties. As a matrix material, SiC particles were added to a matrix consisting of 85% Bronze, 10% Ni and 5% Co, and the metal matrix composite (MMK) material was produced by direct resistance fast hot press sintering technique. Hot press sintering was performed at 650-700-750 oC for 4 minutes under a pressure of 35 MPa at 120C / min. Different SiC (2-4-6 w.t.%) ratios and grain sizes (30-60-120 mesh) were added to the matrix to investigate the actual mass, hardness (HB30), flexural strength (MPa) of the samples. The microstructure and phase properties and fracture surfaces of the produced matrix were examined by scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffractogram (XRD). As a result of the experiments, the hardness and density values of the produced materials increased with increasing sintering temperature. Porosity and hardness value increased with increasing SiC ratio. The increase in SiC concentration showed changes in 3-point flexural strength depending on the particle size.