Yaşlandırma Isıl İşleminin Sic ve Al2o3 Parçacık Takviyeli Alüminyum Alaşımı Esaslı Kompozit Malzemelerin Mekanik Özelliklerine Etkisi

Abstract

Composite materials, one group of advanced materials, are widely used in various applications. Particularly in structural applications, determination of the mechanical properties of composite materials is very crucial. In this study, the effect of main aging parameters on the mechanical properties of ceramic reinforced aluminum alloy composites produced by hot pressing method was investigated. Al-5Zn-3,5Cu-2,5Mg alloy as matrix and SiC and Al2O3 ceramics materials as reinforcement were used in the production of samples. Totally, 12 compositions were prepared as alloy, composites reinforced with SiC, Al2O3 and hybrid in different reinforcement ratio. After the production of samples, firstly they were solutionized, and then both the artificial and natural aging processes were carried out. The hardness behaviors of samples were determined during the aging processes. Additionally, the yield strength of the samples having maximum hardness for different aging conditions was determined using three point bending experiments. Besides the microstructure of samples were observed by using optical and scanning electron microscopes. According to the experimental results in the naturally aged composites the hardness values depending the aging time arose in the beginning of the process but then it was seen that they had a stable behavior substantially. Furthermore in the artificially aged composites the different hardness behaviors were determined depend on different aging temperatures. Among the investigated samples, the composites with %20 SiC showed the best mechanical properties.

Birçok sanayi sektöründe geleneksel malzemelerin yerine kullanılmaya başlayan kompozit malzemelerin, farklı koşullarda sahip oldukları mekanik özelliklerin bilinmesi son derece önemlidir. Bu çalışmada seramik takviyeli yaşlandırılabilir 7xxx serisi alüminyum alaşımı esaslı kompozit malzemelerin, sıcak presleme yöntemi kullanılarak üretimleri yapılmıştır. Daha sonra farklı yaşlandırma koşullarında numunelerin mekanik özellikleri belirlenmiştir. Numunelerde ana yapı olarak Al-5Zn-3,5Cu-2,5Mg alaşımı, takviye elemanı olarak SiC ve Al2O3 seramikleri kullanılmıştır. Alaşım, SiC, Al2O3 ve karma takviyeli olmak üzere farklı bileşimlerde toplam 12 adet numune türü hazırlanmıştır. Numuneler üretildikten sonra, numunelere ilk olarak çözeltiye alma ve su verme işlemleri, daha sonra ise doğal ve yapay olmak üzere farklı koşullarda yaşlandırma işlemleri uygulanmıştır. Yaşlandırma işlemleri süresince numunelerin sertlik değişimleri belirlenmiştir. Buna ek olarak, her koşul için elde edilen en yüksek sertlik değerlerinde; üç nokta eğme deneyi ile numunelerin akma dayanımları belirlenmiştir. Ayrıca, numunelerin iç yapıları, ışık ve taramalı elektron mikroskopları yardımıyla incelenmiştir. Çalışmanın sonunda, doğal yaşlandırma işleminde yaşlandırma süresine bağlı olarak sertlik değerlerinin başlangıçta yükseldiği fakat daha sonra büyük ölçüde kararlı davranış sergilediği görülmüştür. Yapay yaşlandırma işlemlerinde ise numuneler yaşlandırma sıcaklığına göre farklı sonuçlar sergilerken, en iyi sonuçlar %20 SiC takviyeli numunelerde elde edilmiştir. Eğme deneylerinde ise, yüksek sertlik değerlerinde genellikle düşük dayanım değerleri elde edilmiştir. Bu çalışmayla yaşlandırma işlemlerinin farklı bileşimlerdeki numunelerin mekanik özellikleri üzerinde oluşturduğu etkiler belirlenmiştir.