TiB2 ve B4C takviyeli kompozitlerin toz metalurjisi yöntemiyle üretilebilirliğinin incelenmesi

Abstract

Bu çalışmanın amacı, toz metalurjisi (T/M) ve sıcak presleme tekniği ile seramik parçacık takviyeli metal matrisli kompozit (MMK) malzemeler üretmek ve parçacık türünün etkilerini araştırmaktır. Matris malzemesi olarak ön alaşımlı Al 5154 metal tozları, takviye elemanı olarak TiB2 ve B4C parçacıklar kullanılmıştır. Al 5154 matris içerisine ağırlıkça farklı oranlarda (%5, 10 ve 15) TiB2 ve B4C parçacıklar ilave edilmiştir. Parçacık takviyeli metal matrisli kompozit malzemelerin üretimde TiB2 ve B4C parçacıklar ile Al 5154 tozu üç boyutlu karıştırıcıda 30 dakika karıştırılmıştır. Karışım tozlar 300°C sıcaklıkta ve 200 MPa basınçta preslenmiştir. Elde edilen toz metal blok numuneler 580°C sıcaklıkta 1 saat sinterlenmiştir. Sinterleme işlemi sonrası numuneler tel erozyon yöntemi ile kesilerek standart boyutlarda çapraz kırılma test numuneleri elde edilmiştir. Yapılan ölçümler sonunda sıcak presleme ve sinterleme işlemleri ile numunelerin yoğunluğunda değişimler olduğu görülmüştür. TiB2 parçacık miktarı arttıkça yoğunluğun arttığı tespit edilmiştir. Takviye elemanın miktarındaki artışa bağlı olarak sertlik ve çapraz kırılma dayanım değerlerinde artış tespit edilmiştir. Bu çalışmada en yüksek çapraz kırılma dayanımı (151 MPa) ve en yüksek sertlik (60.2 HB) değerleri %15 TiB2 takviyeli numunelerde sağlanmıştır.

Aim of this study is to produce ceramic particle reinforced metal matrix composite (MMC) materials by powder metallurgy (P/M) and hot pressing technique and to investigate the effects of particle type. In the study, pre-alloyed Al 5154 metal powders were used as a matrix material. TiB2 and B4C particles were used as reinforcement element (5-10-15% wt.). Matrix powder and reinforcement components were mixed in a three dimensional mixer for 30 minutes. Mixed powders were compacted at 300oC and 200 MPa. These blocks were sintered at 580oC for 1 hours. Then samples were cut with wire erosion method to ensure the appropriate standard dimension for transverse rupture strength (TRS) tests. The changes in the density of the samples were observed with hot pressing and sintering processes. It has been determined that as the amount of TiB2 and B4C particles increases, the density increases. Moreover, rising in hardness and transverse rupture strength values were determined depending on the increase in the amount of the reinforcing components. In the study, maximum transverse rupture strength of 151 MPa and hardness of (60.2 HB) were reached with at %15 TiB2 reinforced samples.