Sıcak Presleme ile Alüminyum Matrisli ve Al2O3 Takviyeli Toz Metal Kompozit Malzeme Üretimi ve Aşınma Davranışının Araştırılması

Investigation of Wear Behavior of Aluminum Matrix Composite Reinforced by Al2O3 and Produced by Hot Pressing Process

Özet

Bu çalışmada, ortalama toz tane boyutu 72,06 µm ve % 99 saflıkta atomize alüminyum tozu ile % 99,52 saflıkta ve 45 ?m altı boyutta % 15 Al2O3 tozu 2 saat süreyle yüksek enerjili atritörde karıştırılmıştır. Karıştırma sonrası toz tane boyutu ve morfolojisi incelenen karışım ve saf alüminyum tozlardan 30 mm çapta ve 6 mm kalınlıkta disk şeklinde toz metal kompozit numuneler üretilmiştir. Numuneler, karışım tozun ve alüminyum tozun tek yönlü eksenel kalıp içerisinde 200 MPa basınç altında, 550 °C sıcaklıkta ve 2 saat süreyle bekletilmesiyle elde edilmiştir. Üretilen toz metal alüminyum ve kompozit malzemelerin yoğunluk, sertlik ölçümleri ve mikroyapı incelemeleri yapılmıştır. Daha sonra ASTM G99-05' e uygun olarak üretilen ve hazırlanan aşınma test numuneleri üzerinde ball-on-disk yoluyla aşınma testleri yapılmıştır. Aşınma testlerinde TRIBOMETER T10/20 cihazı kullanılmıştır. Aşınma testleri sonrası aynı şartlar altında üretilen saf alüminyum ve Al2O3 takviyeli alüminyum matrisli toz metal kompozit malzemelerin aşınma değerleri karşılaştırılarak takviye elemanı olarak kullanılan Al2O3'nın kompozit malzemenin aşınma davranışı üzerine olan etkileri ortaya konmuştur. Elde edilen test sonuçlarına göre aynı şartlar altında üretilen ve test edilen alüminyum toz metal parçaya göre Al2O3 takviyeli toz metal kompozit malzeme % 62 daha sert iken aşınma testlerinde de daha iyi aşınma davranışı göstermiştir

Abstract

In this study, Al powder produced by gas atomization technique has 72.06 µm average particle size and 99 % purity was mixed with as a reinforcement Al2O3 has 99.52% purity and 45 submicron particle size in a high energy ball mill for two hours. In order to obtain disk samples with 30 mm diameter and 6 mm thick mixed powders, after the characterization of particle size and morphology, were compacted in a single action press. Compaction process were carried out from mixed powders by hot pressing at 200 MPa pressure and 550 °C temperature for two hours. Then microstructural analysis, hardness and density measurements of powder metal composite parts were performed. After, the characterization of samples abrasion wear tests were performed according to ASTM-G99-05 by using TRIBOMETER T10/20 ball-on-disk abrasive wearing device. After the abrasive wear test of aluminum and composite powder metal parts produced under the identical test parameters, test results were compared and effect of Al2O3 on the wear properties of composite materials was exhibited. The test results showed that the composite parts have 62 % extra harness and better abrasion wear performance according to aluminum powder metal parts produced and tested under the identical conditions