AL15SN Matrisli B4C Takviyeli Kompozitlerin Toz Metalurjisi Yöntemle Üretimi ve Karekterizasyonu

Abstract

ÖZET: Yapılan çalışmada, spark plazma sinterleme (SPS) yöntemi kullanılarak farklı oranlarda B4C takviyesi ile dört farklı Al15Sn alaşım matrisli kompozit malzeme üretilmiştir. Bu kompozitler, argon gazı atmosferinde 580°C sıcaklıkta, 34 MPa basınç altında grafit kalıplar kullanılarak 4 dakika süreyle sinterlenmiştir. Üretilen bu malzemelerin mikroyapı, mekanik özellikleri ve yoğunlukları incelenmiştir. Mikroyapı incelemeleri XRD, SEM ve SEM/EDS teknikleriyle gerçekleştirilmiştir. Mekanik özellik incelemeleri ise üç nokta eğilme testi ve sertlik ölçümü ile yapılmıştır. Üretilen kompozitlerde en yüksek bağıl yoğunluk değerine %95,50 ile Al15Sn-5B4C numunesinde ulaşmıştır. B4C takviye oranının artmasıyla bağıl yoğunluk değerlerinin bir miktar düştüğü gözlemlenmiştir. Üretim sırasında yüksek argon atmosferi kullanıldığından herhangi bir oksit bileşiği oluşmamıştır. XRD ve SEM analizlerinde, üretilen kompozitlerde Al15Sn matrise takviye edilen B4C fazları belirgin bir şekilde görülmektedir. Daha önceki çalışmalarla karşılaştırıldığında, Al ve alaşımlarına kıyasla daha yüksek sertlik değerlerine ulaşılmıştır. Artan B4C takviye oranı, mukavemet değerlerini artırırken süneklikte azalmaya neden olmuştur.

ABSTRACT: In the study, four different Al15Sn alloy matrix composite materials were produced with varying amounts of B4C reinforcement using the Spark Plasma Sintering (SPS) method. These composites were sintered for 4 minutes at a temperature of 580°C and a pressure of 34 MPa, using graphite molds under an argon gas atmosphere. The microstructure, mechanical properties, and densities of the produced materials were examined. Microstructure analyses were conducted using XRD, SEM, and SEM/EDS techniques. Mechanical property tests were performed through three-point bending and hardness measurements. The highest relative density value of 95.50% was achieved in the Al15Sn-5B4C sample. It was observed that the relative density values slightly decreased as the B4C reinforcement ratio increased. Since a high argon atmosphere was used during production, no oxide compounds were formed. In XRD and SEM analyses, the B4C phases reinforced in the Al15Sn matrix were clearly visible in the produced composites. Compared to previous studies, higher hardness values were achieved in the Al alloys. The increased B4C reinforcement ratio improved strength but led to a decrease in ductility.