In-situ alümina partikül takviyeli alüminyum matrisli kompozitlerin üretim ve karakterizasyonu

Abstract

Metal matrisli kompozitlerin (MMK) gelişimi son yirmi yıl içinde malzemelerde ana yenilik olmuştur. İlk zamanlar kompozit üzerindeki çalışmalar grafit, boron fiberler gibi sürekli takviyeler üzerine yoğunlaşmıştır. Sürekli fiberlerin yüksek mekanik özelliklerinin yanında yüksek maliyetleri, kullanımlarını uzay ve havacılıkla sınırlandırmıştır. Sürekli fiberler ile pekiştirilen özelliklerin partikül takviyeler tarafından elde edilemeyişine karsın, bazı mekanik ve fiziksel özelliklerde yeterli gelişimi sağlayabilirler. Partikül takviyeli MMK'ler, geleneksel donanımlar ile üretilmeleri ve maliyeti minimize etmeleriyle ek avantajlara sahiptir. Alüminyum esaslı MMK'ler, geleneksel Al alaşımlarının ötesinde üstün avantajlar sağlayan ileri mühendislik malzemeleridir. Yeni üretim metotlarının gelişimi ve düşük maliyetli partikül malzemelerin kullanımıyla beraber bu kompozitlerin çeşitli endüstrilerde geniş ölçüde kullanımını sağlamıştır. Al matrisli kompozitlerin üretiminde yeni bir fikir olarak, kombine edilmiş in-situ partikül vein-situ alaşımlıma ile güçlendirilmesi ele alınmıştır. Günümüzde, alüminanın alüminyum eriyiği içine yayılması ile gerçekleştirilen in-situ yönteminde güçlendirici partiküller ergiyik içinde indirgenme reaksiyonları ürünü olarak oluşmaktadır. In-situ teknolojisi ergiyikten ince partikül eldesine imkan verir. Bu teknoloji geniş ölçüde partikül takviyeli metallerin, gelişmiş ara yüzey bağlantısı ile üretilmelerinde faydalanılan bir teknolojidir. Bu çalışmada, alümina partikül takviyeli alüminyum matrisli kompozit üretiminde in-situ tekniğinden yararlanılmıştır. Ticari saflıktaki alüminyum matris malzemesi olarak seçilmiş, ergiyik haldeki matris içerisine ağırlıkça %5, %10 ve %15 oranlarında Cu O partikülü ilavesiyle, in-situ partikül takviyeli kompozit üretimi gerçekleştirilmiştir. Kompozit malzeme üretiminin tamamlanmasının ardından, malzemenin mekanik ve fiziksel özelliklerinin tespiti için sertlik, yoğunluk gibi testlerin yanı sıra kimyasal analizleri ve mikro yapısal gözlemleri de yapılmıştır. Elde edilen bulgular ışığında, üretimi gerçekleştirilen kompozit malzemenin mekanik özelliklerinde takviye edilmemiş matris malzemesine göre önemli denebilecek miktarda gelişim gösterdiği görülmüştür. Neticede, üretimi yapılan in-situ kompozit malzemenin sahip olduğu özellikler ile çok çeşitli endüstri dallarında kullanımının mümkün olabileceği düşünülmektedir.