AI Summary & Key Takeaways
AI InsightThepositive effect of the liquid phase created with SLPS processes was observed in increasing the bindingof the $B_4C$-matrix interface.
📌 3 Key Takeaways
Abstract
AA6061 metal matrix composite ($MMC_p$) materials produced solid-state sintering was investigated. Thepre-alloyed AA6061 powder was mixed with 0%, 5%, 10% and 15% by weight of the $B_4C$ particlereinforcing element in Turbula for 45 minutes. Mixture powders were cold pressed at 350 $MP_a$ pressureand then subjected to a lubricant debinding process in an argon atmosphere at 400C for 1 hour.Subsequently, solid-state sintering process was carried out at 560C under argon atmosphere for 1 hourto produce $MMC_p$ materials. These MMCp materials were subjected to super solidus liquid-phasesintering (SLPS) for 1 hour at different temperatures of 610°C and 620°C. Microstructures and physicalproperties of $MMC_p$ materials re-sintered by SLPS were characterized by current phases, hardness anddensity measurements, transverse rupture strength (TRS) tests and also scanning electron microscopy(SEM) investigations. The sintering rate increased with increasing SLPS temperature. This effectsignificantly increased the TRS and ductility values of $MMC_p$ materials. However with increasing in $B_4C$reinforcement ratio, a decrease in TRS and ductility but an increase in hardness were observed. Thehighest TRS and ductility values were determined in $MMC_p$ materials reinforced with 5 wt. % $B_4C$. Thepositive effect of the liquid phase created with SLPS processes was observed in increasing the bindingof the $B_4C$-matrix interface.
Özet
Bu çalışmada, katı hal sinterleme ile üretilen AA6061 matrisli ve farklı B4C parçacık takviye oranlarındaki metal matrisli kompozit ($MMK_p$) malzemelerin özelliklerine süper katı üzeri sıvı faz sinterleme (SKSFS) işlemlerinin etkisi araştırılmıştır. Ön alaşımlı AA6061 tozu ile ağırlıkça %0, %5, %10 ve %15 oranlarda $B_4C$ seramik parçacık takviye elamanı, Turbula da 45 dakika karıştırılmıştır. Karışım tozlar, 350 MPa basınçta soğuk preslenip devamında 400oC sıcaklıkta 1 saat argon atmosferi ortamında yağlayıcı giderme işlemine tabi tutulmuştur. Ardından 560oC sıcaklıkta 1 saat argon atmosferi altında katı hal sinterleme (KHS) işlemi uygulanarak $MMK_p$ malzemeler üretilmiştir. Devamında bu malzemelere, 610C ve 620C olmak üzere iki farklı sıcaklıkta 1 saat süre ile SKSFS işlemleri uygulanmıştır. SKSFS ile ikincil bir sinterleme işlemi uygulanan $MMK_p$ malzemelerin mikroyapıları ve fiziksel özellikleri; mevcut fazlar, sertlik ve yoğunluk ölçümleri çapraz kırılma dayanımları (ÇKD) ve tarama elektron mikroskop (SEM) incelemeleri ile karakterize edilmiştir. Artan SKSFS sıcaklığı ile birlikte, sinterleşme oranı da artmıştır. Bu durum, MMKp malzemelerin ÇKD ve süneklik değerlerini belirgin oranda arttırmıştır. Bununla birlikte; $B_4C$ takviye oranındaki artışla ÇKD değerlerinde ve sünekliklerde azalma, sertlikte ise artış gözlenmiştir. En yüksek çapraz kırılma dayanımı ve süneklik değeri, SKSFS uygulanan %5 $B_4C$ içeren MMKp malzemede belirlenmiştir. SKSFS işlemleri oluşan sıvı fazın B4C-matris arayüzey bağını artırıcı olumlu etkileri görülmüştür.