Toz metal Al7075/B4C/Si3N4 kompozit malzemelerin üretimi ve aşınma özelliklerinin incelenmesi

Halil KARAKOÇ (Hacettepe Üniversitesi, Hacettepe ASO 1.OSB Meslek Yüksek Okulu, Makine Bölümü, Ankara, Türkiye)
Politeknik Dergisi
2 0
Yıl: 2020 Cilt: 23 Sayı: 4 Sayfa Aralığı: 1141 - 1151 Metin Dili: Türkçe DOI: 10.2339/politeknik.585813 İndeks Tarihi: 17-06-2021

Toz metal Al7075/B4C/Si3N4 kompozit malzemelerin üretimi ve aşınma özelliklerinin incelenmesi

Öz:
Bu çalışmada, bir alüminyum alaşımı olan saf Al7075 ile Al7075/B4C ve Al7075/B4C/Si3N4 kompozit malzemeleri toz metalurjisiyöntemi ile üretilmiştir. Üretilen kompozitlerde ön alaşımlı Al7075 tozları kompozit matrisini oluştururken, B4C ve Si3N4 seramikparçacıkları takviye elemanı olarak kullanılmıştır. Ağırlıkça karışım oranları belirlenen tozlar 3 boyutlu karıştırıcıda 15 dakikaboyunca karıştırılmıştır. Karışım tozlar önceden ısıtılan sıcak presleme kalıbında 450 oC sıcaklıkta 30 dakika boyunca tek yönlüolarak preslenmiştir. Presleme sonrası 90x40x12 mm3ebatlarında kompozitler elde edilmiştir. Kompozit malzemeler tel erezyontezgahında kesilmiş ve CNC torna tezgahında işlenerek aşınma numuneleri üretilmiştir. Yapılan çalışmalarla üretilen kompozitmalzemelerin yoğunluk, gözeneklilik, sertlik, mikroyapı ve aşınma özellikleri incelenmiştir. Saf Al7075 alaşımının yoğunluğukompozit malzemelere göre daha yüksek çıkmıştır. B4C ve Si3N4 oranlarının artması ile kompozitlerde gözenek miktarları artmıştır.%5 ve %10 B4C takviyeli kompozit malzemelerde parçacıklar mikroyapıda homojen dağılmıştır. En yüksek sertlik değeriAl7075/%15B4C/%2Si3N4 kompozit malzemesinde (110 HB) elde edilmiştir. En yüksek sürtünme katsayı değerleri ise saf Al7075alaşımlarında belirlenmiştir. Numunelerin sertlik değerlerindeki artış ile sürtünme katsayısı değerleri düşmüştür.
Anahtar Kelime:

Production of Powder Metal Al7075/B4C/Si3N4 Composite Materials and Investigation of Wear Properties

Öz:
In this study, Al7075 alloy, Al7075/B4C composite material and Al7075/B4C/Si3N4 composite materials were produced by powder metallurgy method. Prealloyed Al7075 powders were used as matrix material to produce composites. The powders whose mixing ratios were determined by weight were mixed in the 3D mixer for 15 minutes. The mixture powders were pre-heated in a preheated hot stamping mold at 450 °C for 30 minutes. 90x40x12 mm3 composites were obtained after pressing. Composite materials were cut at wire EDM (Electrical discharge machine) and CNC lathes were processed to produce wear samples. Density, porosity, hardness, microstructure and abrasion properties of composite materials produced by the studies were investigated. The density of Al7075 alloy was higher than the composites. Pore amount increased with increasing B4C and Si3N4 ratio. In 5% and 10% B4C reinforced composite materials, the particles were homogeneously distributed in microstructure. The highest hardness was observed in Al7075/15% B4C/2%Si3N4 composite material (110 HB). The highest coefficients of friction were found in the Al7075 alloy, which was not reinforced.
Anahtar Kelime:

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık
  • [1] Chawla, K. K., “Composite materials: science and engineering”, Springer Science & Business Media, (2012).
  • [2] Gay, D., “Composite materials: design and applications”, CRC press, (2014).
  • [3] Chawla, K. K., “Metal matrix composites”, Materials Science and Technology, (2006).
  • [4] Kaczmar, J. W., Pietrzak, K., & Włosiński, W., “The production and application of metal matrix composite materials”, Journal of materials processing technology, 106(1-3): 58-67, (2000).
  • [5] Pol, N., Verma, G., Pandey, R. P., & Shanmugasundaram, T., “Fabrication of AA7005/TiB2-B4C surface composite by friction stir processing: Evaluation of ballistic behaviour”, Defence Technology, (2018).
  • [6] Bodunrin, M. O., Alaneme, K. K., & Chown, L. H. “Aluminium matrix hybrid composites: a review of reinforcement philosophies; mechanical, corrosion and tribological characteristics”, Journal of materials research and technology, 4(4): 434-445, (2015).
  • [7] Zhang, L. C., & Attar, H., “Selective laser melting of titanium alloys and titanium matrix composites for biomedical applications: a review” , Advanced Engineering Materials, 18(4): 463-475, (2016).
  • [8] Yao, Y. T., Jiang, L., Fu, G. F., & Chen, L. Q., “Wear behavior and mechanism of B4C reinforced Mg-matrix composites fabricated by metal-assisted pressureless infiltration technique”, Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 25(8): 2543-2548, (2015).
  • [9] Mazzolani, F. M., (Ed.). “Aluminium structural design” (Vol. 443). Springer, (2014).
  • [10] Torralba, J. D., Da Costa, C. E., & Velasco, F., “P/M aluminum matrix composites: an overview”, Journal of Materials Processing Technology, 133(1-2): 203-206, (2003).
  • [11] Tajally, M., Huda, Z., & Masjuki, H. H., “A comparative analysis of tensile and impact-toughness behavior of cold-worked and annealed 7075 aluminum alloy”, International Journal of Impact Engineering, 37(4): 425-432, (2010).
  • [12] Shorowordi, K. M., Laoui, T., Haseeb, A. S. M. A., Celis, J. P., & Froyen, L., “Microstructure and interface characteristics of B4C, SiC and Al2O3 reinforced Al matrix composites: a comparative study”, Journal of Materials Processing Technology, 142(3): 738-743, (2003).
  • [13] Ma, Z. Y., Tjong, S. C., Li, Y. L., & Liang, Y., “High temperature creep behavior of nanometric Si3N4 particulate reinforced aluminium composite”, Materials Science and Engineering: A, 225(1-2): 125-134, (1997).
  • [14] Pul, M., Calin, R., & Gül, F., “Investigation of abrasion in Al–MgO metal matrix composites”, Materials Research Bulletin, 60: 634-639, (2014).
  • [15] Toptan, F., Kumdalı, F., & Kerti, I., “Al-B4C kompozitlerinin fren diski olarak kullanılabilirliğine genel bir bakış”, Metalurji, 145: 11-18, (2006).
  • [16] Gromov, A. A., & Chukhlomina, L. N. (Eds.)., “Nitride Ceramics: Combustion Synthesis, Properties and Applications”, John Wiley & Sons, (2015).
  • [17] Singh, J., & Chauhan, A., “Characterization of hybrid aluminum matrix composites for advanced applications– A review”, Journal of Materials Research and Technology, 5(2): 159-169, (2016).
  • [18] Prasad, D. S., Shoba, C., & Ramanaiah, N., “Investigations on mechanical properties of aluminum hybrid composites”, Journal of Materials Research and Technology, 3(1): 79-85, (2014).
  • [19] Kaushik, N. C., & Rao, R. N., “Effect of applied load and grit size on wear coefficients of Al 6082–SiC–Gr hybrid composites under two body abrasion”, Tribology International, 103: 298-308, (2016).
  • [20] Gökmen, U., “Sıcak Ekstrüze Edilmiş Al 2024 Matrisli B4C/Al2O3 Takviyeli Hibrit Kompozitlerin Üretimi ve Karakterizasyonu”, Politeknik Dergisi, 19(4): 445-453, (2016).
  • [21] Yıldırım, M., & Özyürek, D., “An Investigation of Wear Behaviors of AA7075 Al Hybrid Composites”, High Temperature Materials and Processes, 37(7): 619-624, (2018).
  • [22] Kumar, R., & Dhiman, S., “A study of sliding wear behaviors of Al-7075 alloy and Al-7075 hybrid composite by response surface methodology analysis”, Materials & Design, 50: 351-359, (2013).
  • [23] Çinici, H., Gökmen, U., Kırmızı, G., & Çamkerten, R., “Sıcak Presleme Yöntemiyle Üretilmiş B4C Takviyeli AA 7xxx Matrisli Fonksiyonel Derecelendirilmiş Malzemelerin Çapraz Kırılma Dayanımının Belirlenmesi”, Muş Alparslan Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 5(1): 383-386, (2017).
  • [24] Ambigai, R., & Prabhu, S., “Optimization of friction and wear behaviour of Al–Si3N4 nano composite and Al–Gr– Si3N4 hybrid composite under dry sliding conditions”, Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 27(5): 986-997, (2017).
  • [25] Hasırcı, H., & Gül, F., “B4C/Al kompozitlerin takviye hacim oranına bağlı olarak abrasif aşınma davranışlarının incelenmesi”, SDU International Technologic Science, 2(1): 15-21, (2010).
  • [26] Baradeswaran, A. E. P. A., & Perumal, A. E., “Influence of B4C on the tribological and mechanical properties of Al 7075–B4C composites”, Composites Part B: Engineering, 54: 146-152, (2013).
  • [27] Sharma, P., Sharma, S., & Khanduja, D., “Production and some properties of Si3N4 reinforced aluminium alloy composites”, Journal of Asian Ceramic Societies, 3(3): 352-359, (2015).
  • [28] Matik, U., & Tanattı, K., “Sıcak Ekstrüze Edilmiş AA7075-Sicp Kompozitlerin Tribolojik Karakteristiklerine Isıl İşlemin Etkisi”, Politeknik Dergisi, 20(4): 807-814, (2017).
  • [29] Göde, C., “TM ile üretilmiş Alumix-231 SiCp ve B4Cp kompozitlerin farklı üretim yöntemlerinin mekanik özelliklere etkisi”, Pamukkale Fen Bilimleri Enstitüsü, (2011)
  • [30] Arık, H. & Orhun, D. Z., “Investigation of Dry Sliding Wear Behavior of Powder Metal (P/M) Materials Produced from Mixture of Fe-Cu-C Powders”, Gazi University Journal of Science Part A: Engineering and Innovation, 5(1): 37-48, (2018).
  • [31] Höganäs PM-school, “Sintered iron-based materials”, Page: 9-19, (2013).
  • [32] Canakci, A., Arslan, F., & Varol, T., “Effect of volume fraction and size of B4C particles on production and microstructure properties of B4C reinforced aluminium alloy composites”, Materials Science and Technology, 29(8): 954-960, (2013).
  • [33] Tayebi, M., Jozdani, M., & Mirhadi, M., “Thermal expansion behavior of Al–B4C composites by powder metallurgy”, Journal of Alloys and Compounds, 809: 151753, (2019).
  • [34] Kalkanlı, A., & Yılmaz, S., “Synthesis and characterization of aluminum alloy 7075 reinforced with silicon carbide particulates”, Materials & Design, 29(4): 775-780, (2008).
  • [35] Alizadeh, M., Alizadeh, M., & Amini, R., “Structural and mechanical properties of Al/B4C composites fabricated by wet attrition milling and hot extrusion”, Journal of Materials Science & Technology, 29(8): 725-730, (2013).
  • [36] Ahmed, A., Neely, A. J., Shankar, K., Nolan, P., Moricca, S., & Eddowes, T., “Synthesis, tensile testing, and microstructural characterization of nanometric SiC particulate-reinforced Al 7075 matrix composites”, Metallurgical and Materials Transactions A, 41(6): 1582-1591, (2010).
  • [37] Raj, R., & Thakur, D. G., “Qualitative and quantitative assessment of microstructure in Al-B4C metal matrix composite processed by modified stir casting technique”, Archives of civil and mechanical engineering, 16(4): 949- 960, (2016).
  • [38] Zhixuan, W., Qiulin, L., Jiyun, Z., Wei, L., Guogang, S., Ping, W., & Ben, X., “Improving Al Wettability on B4C by Transition Metal Doping: a Combined DFT and Experiment Study”, Rare Metal Materials and Engineering, 46(9): 2345-2351, (2017).
  • [39] Harichandran, R., & Selvakumar, N., “Effect of nano/micro B4C particles on the mechanical properties of aluminium metal matrix composites fabricated by ultrasonic cavitation-assisted solidification process”, Archives of Civil and Mechanical Engineering, 16(1): 147-158, (2016).
  • [40] Arık, H., “Toz Metalurjisi Metoduyla Al-SiC Kompozit Malzeme Üretimi ve Aşınma Özelliklerinin Araştırılması”, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji, 7(3): 741-754, (2019).
  • [41] Özyürek, D., Tunçay, T., & Kaya, H., “The effects of T5 and T6 heat treatments on wear behaviour of AA6063 alloy”, High Temperature Materials and Processes, 33(3): 231-237, (2014).
APA Karakoç H (2020). Toz metal Al7075/B4C/Si3N4 kompozit malzemelerin üretimi ve aşınma özelliklerinin incelenmesi. , 1141 - 1151. 10.2339/politeknik.585813
Chicago Karakoç Halil Toz metal Al7075/B4C/Si3N4 kompozit malzemelerin üretimi ve aşınma özelliklerinin incelenmesi. (2020): 1141 - 1151. 10.2339/politeknik.585813
MLA Karakoç Halil Toz metal Al7075/B4C/Si3N4 kompozit malzemelerin üretimi ve aşınma özelliklerinin incelenmesi. , 2020, ss.1141 - 1151. 10.2339/politeknik.585813
AMA Karakoç H Toz metal Al7075/B4C/Si3N4 kompozit malzemelerin üretimi ve aşınma özelliklerinin incelenmesi. . 2020; 1141 - 1151. 10.2339/politeknik.585813
Vancouver Karakoç H Toz metal Al7075/B4C/Si3N4 kompozit malzemelerin üretimi ve aşınma özelliklerinin incelenmesi. . 2020; 1141 - 1151. 10.2339/politeknik.585813
IEEE Karakoç H "Toz metal Al7075/B4C/Si3N4 kompozit malzemelerin üretimi ve aşınma özelliklerinin incelenmesi." , ss.1141 - 1151, 2020. 10.2339/politeknik.585813
ISNAD Karakoç, Halil. "Toz metal Al7075/B4C/Si3N4 kompozit malzemelerin üretimi ve aşınma özelliklerinin incelenmesi". (2020), 1141-1151. https://doi.org/10.2339/politeknik.585813
APA Karakoç H (2020). Toz metal Al7075/B4C/Si3N4 kompozit malzemelerin üretimi ve aşınma özelliklerinin incelenmesi. Politeknik Dergisi, 23(4), 1141 - 1151. 10.2339/politeknik.585813
Chicago Karakoç Halil Toz metal Al7075/B4C/Si3N4 kompozit malzemelerin üretimi ve aşınma özelliklerinin incelenmesi. Politeknik Dergisi 23, no.4 (2020): 1141 - 1151. 10.2339/politeknik.585813
MLA Karakoç Halil Toz metal Al7075/B4C/Si3N4 kompozit malzemelerin üretimi ve aşınma özelliklerinin incelenmesi. Politeknik Dergisi, vol.23, no.4, 2020, ss.1141 - 1151. 10.2339/politeknik.585813
AMA Karakoç H Toz metal Al7075/B4C/Si3N4 kompozit malzemelerin üretimi ve aşınma özelliklerinin incelenmesi. Politeknik Dergisi. 2020; 23(4): 1141 - 1151. 10.2339/politeknik.585813
Vancouver Karakoç H Toz metal Al7075/B4C/Si3N4 kompozit malzemelerin üretimi ve aşınma özelliklerinin incelenmesi. Politeknik Dergisi. 2020; 23(4): 1141 - 1151. 10.2339/politeknik.585813
IEEE Karakoç H "Toz metal Al7075/B4C/Si3N4 kompozit malzemelerin üretimi ve aşınma özelliklerinin incelenmesi." Politeknik Dergisi, 23, ss.1141 - 1151, 2020. 10.2339/politeknik.585813
ISNAD Karakoç, Halil. "Toz metal Al7075/B4C/Si3N4 kompozit malzemelerin üretimi ve aşınma özelliklerinin incelenmesi". Politeknik Dergisi 23/4 (2020), 1141-1151. https://doi.org/10.2339/politeknik.585813
Sayfa Oluşturulma Tarihi
09-05-2024 13:16

İLETİŞİM

TÜBİTAK ULAKBİM TR Dizin

Yüzüncüyıl, İşçi Blokları Mahallesi

Muhsin Yazıcıoğlu Caddesi No:51/C

06530 Çankaya / ANKARA +90 (312) 298 92 00

trdizin@tubitak.gov.tr

TÜBİTAK ULAKBİM Ulusal Akademik Ağ ve Bilgi Merkezi Cahit Arf Bilgi Merkezi © Tüm Hakları Saklıdır. Gizlilik Politikası Kullanım Şartları