Balistik malzeme üretimine yönelik B4C+SiC takviyeli Al 7075 kompozitlerde optimum katkı oranının belirlenmesi

Abstract

Bu çalışmada SiC (silisyum karbür) ve B4C (bor karbür) takviyeli Al 7075 esaslı kompozitler, toz metalurjisi yöntemi kullanılarak, %40, %20 ve %10 takviye oranlarında üretilmiştir.Üretimi yapılan numuneler modellenerek sonlu elemanlar methodu ile balistik başarımları incelenmiştir.Kompozitlerin üretiminde 700 MPa presleme basıncı uygulanmıştır. Üretilen kompozit numuneler, 90, 120 ve 150 dakika olmak üzere üç farklı sinterleme süresinde ve 550 ?C sabit sıcaklıkta sinterlenmiştir. Sinterlemeden sonra Arşimet Prensibi'ne göre teorik yoğunlukları belirlenmiştir. Daha sonra kompozit numunelerin sertlik ölçümleri ve çapraz kırılma deneyleri yapılmıştır. Son olarak pin on disk yöntemiyle aşınma deneyleri gerçekleştirilmiştir. Kırılma yüzeylerinden SEM görüntüleri çekilerek EDS analizi ile kompozit yapı incelenmiştir. SiC ve B4C takviye oranlarının artması kırılma dayanımını azaltmıştır. Ancak, kompozit numuneler kendi içinde değerlendirildiğinde, sinterleme süresinin artışı kırılma dayanımını olumlu etkilemiştir. Aşınma yüzeyleri optik mikroskop altında incelenerek mikroyapıları değerlendirilmiştir. Sinterleme süresinin artışına bağlı olarak yoğunluk değerleri artmış, sertlik değerleri ve aşınma direnci azalmıştır. Takviye oranlarının yükselmesi ve sinterleme sürelerinin artışı kompozitlerin aşınma davranışlarını olumsuz etkilemiştir. Kompozit yapı içerisindeki takviye miktarını artmasıyla yoğunluklarda azalma olmuş ancak sertlik değerleri yükselmiştir. En düşük aşınma değeri %20 B4C takviyeli kompozit numunede elde edilmiştir. %40 takviye oranına sahip 150 dakikasinterlenen kompozit numune yüksek sertliklerine rağmen en fazla aşınan numuneler olmuştur.Balistik analizlerde %10 takviyeli kompozitler başarım gösteremezken artan takviye oranlarında balistik başarım elde edilmiştir. Numunelerin üretimi, sertlik, aşınma ve balistik analizleri beraber değerlendirildiğinde,%40 takviye oranının bu tür kompozitlerde yüksek olduğu ve mekanik özellikler açısından uygun olmadığı, %20 takviye oranının hem üretilebilirlik hem de balistik açıdan optimum sonuç olduğu görülmüştür.

In this study, SiC (silicon carbide) and B4C (boron carbide) reinforced AA 7075 based composites were produced at reinforcement rates of 40%, 20% and 10% by using powder metallurgy method. These samples were modeled and their ballistic performance was examined with finite element method. 700 MPa pressing pressure was applied in the production of composites. The composite specimens were sintered at three different sintering temperatures of 90, 120 and 150 minutes at a constant temperature of 550 °C. After sintering, the theoretical densities were determined according to the Archimedesian Principality. Hardness measurements of composite specimens were made and wear tests were carried out using the pin on disk method. Wear surfaces were examined by means of optical microscope and microstructures were evaluated. Depending upon the sintering time increased, the density values increased and the hardness values and wear resistance decreased. The increase of the reinforcement rates and the increase of the sintering times negatively affected the wear behaviors of the composites. As the amount of reinforcement in the composite structure increased, the density decreased but the hardness values increased. The lowest wear value was obtained at 20%B4C reinforced composite sample. Composite specimens sintered for 150 minutes with a reinforcement ratio of 40% were the most worn samples despite their high hardness. In ballistic analysis, 10% reinforced composites were not able to perform. When the production, hardness, wear and ballistic analyzes of the samples were evaluated together, it was found that the reinforcement ratio of 40% is high in such composites and not suitable for mechanical properties, 20% of the reinforcement rate is both productivity and ballistic optimum result.