Sıcak presleme yöntemi ile üretilen AA6061 matrisli Al2O3 takviyeli kompozitlerin mikroyapı ve mekanik özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada sıcak presleme üretim yöntemi ile ağırlıkça değişik oranlarda (% 0-5-10-15-20) Al2O3 parçacık içeren AA6061 matrisli kompozit malzemeler üretilmiştir. Karışım tozlar 3 boyutlu karıştırıcıda hazırlanmıştır. Karışım tozlar özel olarak tasarlanmış sıcak presleme kalıbı kullanılarak 450 °C sıcaklıkta iki farklı basınç altında (100 MPa ve 200 MPa) 30 dakika süre ile sıcak presleme işlemine tabi tutulmuştur. Sıcak presleme sonrası AA6061/Al2O3 kompozitlere F ısıl işlemi ve T6 suni yaşlandırma ısıl işlemi uygulanmıştır. Yaşlandırma ısıl işlemi uygulanan ve uygulanmayan kompozitlerin ağırlıkça takviye miktarına göre teorik ve deneysel yoğunlukları belirlenmiştir. Al2O3 seramik parçacıkların matris yapı içerisindeki dağılımları optik mikroskop yardımı ile belirlenmiştir. Takviye oranının mikroyapı özelliklerine etkisini belirlemek ve Al2O3 parçacıklarının matris yapı ile arayüzey uyumları (ıslatma durumu) için, mikroyapılar Taramalı Elektron Mikroskobunda (SEM) incelenmiştir. Ağırlıkça % Al2O3 miktarına göre (% 0-5-10-15-20), uygulanan basınca göre (100 MPa ve 200 MPa) ve ısıl işlem durumuna göre (F ve T6) sertlik değişimleri belirlenmiştir. Üretilen metal matrisli kompozit malzemelerin mekanik özelliklerini belirlemek amacı ile çekme dayanımı, çapraz kırılma dayanımı, V-çentik darbe dayanımı ve aşınma özellikleri incelenmiştir. Çapraz kırılma deney numunelerinin kırık yüzeylerine hasar analizi (SEM ile) yapılarak, takviye oranı kırılma mekaniği açısından irdelenmiştir.

In this study, Al6061 matrix composite materials with Al2O3 particles were produced at different weights (% 0-5-10-15-20) by hot pressing production method. Mixture powders were prepared in 3 dimensional mixer. The blend powders were hot-pressed at 450 ° C under two different pressures (100 MPa and 200 MPa) for 30 minutes using specially designed hot pressing mold. F and T6 aging heat treatments were applied to AA6061 / Al2O3 composites after hot pressing. The theoretical and experimental densities of the composites with and without aging heat treatment were determined according to the amount of reinforcement. The distribution of Al2O3 ceramic particles in the matrix structure was determined with the aid of an optical microscope. Microstructures were investigated in the Scanning Electron Microscope (SEM) for determining the effect of the reinforcement ratio on the microstructure properties and for the interfacial compatibility (wetting state) of the Al2O3 particles with the matrix structure. Hardness changes were determined according to the amount of Al2O3 % (0-5-10-15-20%), the applied pressure (100 MPa and 200 MPa) and the heat treatment conditions (F and T6). To determine the mechanical properties of the produced metal matris composite materials, tensile strength, tranfer rupture, cross-break strength, v-notch impact strength and wear characteristics were investigated. The fracture surfaces of the fracture test specimens were subjected to damage analysis (by SEM), and the reinforcement ratio was investigated in terms of fracture mechanics.