Dergiler / Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji / 2020 / Cilt: 8 - Sayı: 3
B4C Takviye Oranı ve İkincil Sinterleme İşlemlerinin Al6061 Matrisli MMKp Malzemelerin Özelliklerine Etkisi
- Sayfa
- 601–615
- DOI
- —
Özet
Bu deneysel çalışmada, sıcak presleme aktif sinterleme yöntemi ile üretilen Al6061 matrisli B4C parçacık takviyeli Metal Matrisli Kompozit (MMKP) malzemelerin özelliklerine takviye oranı ve sıvı faz sinterlemenin etkisi araştırılmıştır. Ağırlıkça %0, %5, %10 ve %15 oranlarında B4C seramik parçacık takviye elemanları ile ön alaşımlı Al6061 metal tozu turbula cihazında 45 dakika süre ile karıştırılmıştır. Karışım tozlar, 40x60mm2 boyutlarındaki kalıp içerisinde oda sıcaklığında 200 MPa ön presleme basıncında sıkıştırılmıştır. Devamında aynı kalıp bloğu içerisinde argon atmosferi altında 400oC sıcaklıkta 45 dakika boyunca yağlayıcı giderme işlemi uygulanmıştır. Ardından, 550oC sıcaklıkta 100 MPa basınç altında 1 saat boyunca argon atmosferi altında sıcak presleme (SP) aktif sinterleme işlemi uygulanarak MMKP malzemeler üretilmiştir. Bu numunelere 610oC sıcaklıkta 1 saat süreyle süper katı üzeri sıvı faz sinterleme (SKSS) işleminin uygulanmasıyla ikincil sinterleme işlemi gerçekleştirilmiştir. Üretilen kompozit malzemelerin mikroyapıları ve fiziksel özellikleri; metalografik muayene, sertlik ve yoğunluk ölçümleri, çapraz kırılma dayanımları (ÇKD) ve kırık yüzey analizi taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile karakterize edilmiştir. SKSS işlemi sonunda numuneler suda hızlı (S) ve fırında yavaş (F) soğutularak, soğuma hızının etkisi de incelenmeye çalışılmıştır. SKSS işlemi, SP ile üretilen MMKP malzemelerin yoğunluğunu kısmen düşürmüştür. Bu etki özellikle fırın ortamında yavaş soğutmaya bırakılan numunelerde daha fazladır. Bununla birlikte suda hızlı soğutulan numunelerin sertlik ve ÇKD değerlerinde önemli miktarda artış meydana gelmiştir.
Abstract
In this experimental study, the effect of reinforcement ratio and liquid phase sintering on properties of Al6061 matrix B4C particle reinforced Metal Matrix Composite (MMCP) materials produced by hot pressing active sintering method was investigated. Pre-alloyed Al6061 metal powder with 0%, 5%, 10% and 15% (wt) B4C ceramic particle reinforcing elements were mixed in the turbula device for 45 minutes. The mixture powder was compressed in the mold in dimensions 40x60mm2 at a pre-pressing pressure of 200 MPa at room temperature. Subsequently, lubricant removal process was applied for 45 minutes at 400oC under argon atmosphere in the same mold block. Then, MMCP materials were produced by applying hot pressing (HP) active sintering under argon atmosphere for 1 hour under pressure of 100 MPa at 550oC. Secondary sintering was performed on these samples by applying supersolidus liquid- phase sintering (SLPS) for 1 hour at 610oC. Microstructures and physical properties of composite materials produced; characterized by metallographic examination, hardness and density measurements, transverse rapture strength (TRS) test and fracture surface analysis by scanning electron microscopy (SEM). At the end of the SLPS process, the samples were cooled fast in water (W) and slow in the furnace (F), and the effect of the cooling rate was also investigated. SLPS process partially reduced the density of MMCP materials produced by HP. This effect is especially high in furnace cooled samples. However, there was a significant increase in the hardness and TRS values of the samples cooled in water quickly.