Karşıt ekstrüzyon işleminin Al esaslı seramik takviyeli kompozitlerin içyapı ve mekanik özelliklerine etkilerinin araştırılması
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Erciyes Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2012
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: VEYSEL ERTURUN
Danışman: Mehmet Baki Karamış
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Bu çalışmanın amacı yeni ve etkili bir aşırı deformasyon yöntemi ile Al esaslı kompozit malzemelerde tane küçülmesi sağlamaktır. Bu çerçevede işlem parametrelerinin tane küçülmesine ve mekanik özelliklere etkileri de araştırılmıştır.Bu çalışmada ekstruze edilecek Al esaslı seramik takviyeli billetler karıştırmalı döküm ve toz metalürjisi yöntemleriyle elde edilmişlerdir. Matris malzemesi olarak 2xxx ile 6xxx serisi Al alaşımı ve takviye elemanı olarak değişik yüzdelerde ve boyutlarda SiCp, B4C ve Al2O3 tozları kullanılmıştır. Üretilen kompozit billetler bu proje kapsamında tasarlanan karşıt ekstrüzyon sistemi ile 200 ºC işlem sıcaklıkları ve 0-5 geçiş sayılarında tekrarlı olarak ekstrüze edilmiştir. Belirtilen geçiş sayıları ile aşırı deformasyona uğratılan farklı kompozit billetlerden elde edilen çubuk şeklindeki ürünler üzerinde mikro yapı, SEM, TEM ve optik mikroskop çalışmaları ile karakterizasyon, tane boyutu, sertlik ve yoğunluk değişimleri ile çekme, çentik darbe, yorulma ve aşınma gibi mekanik özellikler üzerine geçiş sayısı ve tane boyutunun etkileri araştırılmıştır.Elde edilen sonuçlara göre ekstrüzyon sıcaklığı ürünün tane boyutu ve mekanik özelliklerini etkileyen en önemli faktördür. Ekstrüzyon geçiş sayısıyla 200 ºC işlem sıcaklığında tane incelmesi sağlanmıştır. Taramalı elektron mikroskobu ile yapılan incelemede, geçiş sayısının artması ile seramik partiküller matris içinde homojen olarak dağılmakta ve kırılarak daha küçük boyutlara indiği tespit edilmiştir. Buna paralel olarak geçiş sayısı arttıkça ürün sertliği başlangıçta (0-1 geçişe kadar) artmış daha sonra yeniden azalmıştır. Geçiş sayısı yani deformasyon oranı arttıkça yoğunluğu teorik yoğunluğa yaklaşan ürünlerde sertliğin azalması ve tane boyutunun artmasına rağmen dislokasyon yoğunluğu, darbe tokluğu, yorulma mukavemeti ve çekme enerjilerinde artış tespit edilmiştir. 200 ºC'lik işlem sıcaklığı ve 4:1 ekstruzyon oranı ile yapılan testler sonucu, geçiş sayısı arttıkça tane boyutları ve sertlik azalıp, kopma uzaması hafif bir şekilde arterken, mukavemet önemli oranda etkilenmediği görülmüştür.Tribolojik açıdan, deforme edilen ürünlerde 200 ºC'lik işlem sıcaklığı sonrası oluşan tane incelmesi ve sertlik değişimiyle aşınma miktarı ve aşınma direnci arasında bir ilişki olduğu tespit edilmiştir. Geçiş sayısı ve yük arttıkça malzeme kaybı da artmıştır. Bunun dışında, aşınma testine tabi tutulan takviyesiz ve MMK'ler üzerinde SEM ile yapılan incelemelerde düşük yükleme şartlarında abrasyonun etkin olduğu ve ağır yükleme şartlarında adhezyon ve oksitlenmenin hakim olduğu görülmüştür.