Hipo-ötektik Al-Si bazlı alaşımlarda yarı-katı işlemle (tikso kalıplama) yeni metal matris kompozit üretimi

Abstract

Yapılan bu çalışmada, hipoötektik Al-Si bazlı alaşımlarda yarı-katı işlemle (tikso kalıplama) yeni metal matris kompozit malzeme üretimi yapılmıştır. Klasik döküm yöntemiyle üretilen A356 (Al-Si) alaşımı gaz atomizasyon yöntemiyle ?50 ?m seviyesinde toz haline getirilmiştir. Al-Si ana matris içerisine %5, %10, %15 ve %20SiC takviye elemanı katılmıştır. Farklı oranlarda SiC takviyesi yapılan malzemeler mekanik alaşımlama/öğütme cihazında 30 dak. harmanlama işlemi uygulanmıştır. Harmanlama işlemi uygulanan malzemeler 550 0C kalıp sıcaklığı, 1 dak. bekleme süresi ve 590-600 0C fırın sıcaklıklarında yarı-katı işlemle Al/SiC kompozit malzeme üretimi gerçekleştirilmiştir. Üretilen kompozit malzemelerin mikroyapı görüntüleri çekilmiş ve bu görüntüler üzerinden % küresellik, tane boyutu ve mikrosertlik ölçümleri yapılmıştır. Yapılan çalışmalar sonucunda klasik döküm yöntemiyle elde edilen malzemelerin mikroyapıları dentritik yapıda iken yarı katı işlemle küresel mikroyapıya dönüştüğü görülmüştür. Farklı oranlarda takviye elemanı katılan numunelerin en ideal parametreleri 550 0C kalıp ve 590 0C fırın sıcaklığı ile 1 dak. presleme süresi olduğu belirlenmiştir. 6000C'de %katı-sıvı oranındaki sıvı miktarının artış göstermesinden dolayı tanelerde irileşmelerin olduğu gözlemlenmiştir. SiC takviye elemanının artışıyla % küresellik oranında azalma meydana gelirken, tane boyutu ile mikrosertlik değerlerinde artış olduğu tesbit edilmiştir.

In this study, synthesis of new Al-Si based metal matrix composites through semi-solid (thixo moulding) process was investigated. Powders in sizes of ? 50 mµ were obtained from ingot metallurgy A356 (Al-Si) alloy by gas atomisation. SiC reinforcement materials were added to the Al-Si main matrix by 5, 10, 15 and 20 % and then blended in a mechanical alloying / milling device for 30 minutes. The blended Al/SiC mixtures were preformed by cold pressing under 620 MPa pressure. These preformed composite blocks were held in a furnace for 30 minutes at the temperatures of 590 and 600 °C and then pressed for 1 minutes under 20 KN load. The die temperature was 550 C°. Microstuctural analyses of these composites were done. The results showed that the conventionally cast material had dendritic structure while the semi-solid processed material had spherical microstructure. The optimum microstructures were obtained for the specimens obtained at 590 °C furnace temperature and 550 °C die temperature. At 600 °C, grain growth was observed depending on increasing liquid in the % solid-liquid rate. Increasing SiC reinforcement amount (by volume) was found to lead to decrease in the spheroidising. However, it increased grain size and microhardness.