Production and mechanical behavior of particulate reinforced aluminium matrix composites
Parçacık takviyeli alüminyum esaslı kompozitlerin üretimi ve mekanik davranışı
- Tez No: 65116
- Danışmanlar: PROF. DR. SABRİ ALTINTAŞ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Alüminyum, Kompozitler, Aluminum, Composites
- Yıl: 1997
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
ÖZET Bu çalışmada matris malzemesinin takviye fazını daha iyi ıslatması ve parçacıkların daha kolay karışması, kompozit döküm (compocasting) tekniği üzerinde yenilikler yapılarak sağlanmıştır. Kompozitlerin yeni döküm tekniği ile üretilmelerinde iki farklı matris malzemesi (Al-Si ve Al-Mg) kullanılmıştır. Kompozit döküm tekniğinin geliştirilmesi bir kompozit mastar alaşımı hazırlanması ile sağlanmıştır. Mastar alaşımı içindeki alaşım elementlerinin miktarları karıştırma işlemi sırasında arttırılmış ve daha sonra kompozit tekrar istenen konsantrasyona seyreltilmiştir. Parçacık takviyeli alüminyum matrisli kompozitler çeşitli toz metalürjisi metodları kullanılarak üretilmişlerdir. Soğuk izostatik presleme ve sinterleme, sıcak presleme toz ekstrüzyon metodları kompozitlerin üretilmelerinde kullanılmıştır. Alüminyum/silisyum karbür tozlarının sıcak ekstrüzyonu için en uygun sıcaklık belirlenmiştir. AI4C3 oluşumunun Al/SiC kompozitlerinin mekanik davranışı üzerindeki etkileri incelenmiştir. Si ve Cu gibi alaşım elementlerinin alüminyum ve silisyum karbür arasındaki reaksiyon üzerindeki etkileri kompozitlerin farklı sıcaklıklarda vakum altında ısıtılmaları ile incelenmiştir. Değişik oranlarda silisyum karbür içeren kompozitlere, farklı yükler ve 100-450°C arasındaki ısıl çevrim koşulu aranda sürünme deneyleri yapılmıştır. Alüminyum borat takviyeli alüminyum matrisli kompozitler toz metalürjisi yoluyla üretilmişler ve takviye ile matris malzemesi arasında olası bir reaksiyon varlığını açığa çıkarmak için kompozitler 900°C'de bir saat bekletilmişlerdir. Daha sonra, arayüzey reaksiyonlarının kompozitlerin mekanik davranışları üzerindeki etkisi incelenmiştir. Bu çalışma yüzde 70 oranında silisyum içeren alüminyum matrisli kompozitlerin üretilmesinde, toz karışımının yan-katı halde preslenmesinden oluşan yeni bir tekniğin ilk defa kullanılmasını da içermektedir. Yüzde 20, 30 ve 50 oranında silisyum içeren silisyum/alüminyum kompozitleri de sıcak presleme yoluyla üretilmişlerdir. Kompozitlerin mekanik davranışları ise yenilenmiş karışımlar kuralı kullanılarak tahmin edilmiştir. Ayrıca, bir sonlu elemanlar programı da kompozitlerin içgerilme-içgenleme davranışlarım incelemek için kullanılmıştır.
Özet (Çeviri)
ABSTRACT In the present work the compocasting technique was modified in order to improve wetting between the matrix and the particles to provide larger solidification ranges for better incorporation of particles. Two different matrix alloys (Al-Si and Al-Mg) were used to produce composites by the modified compocasting technique. The modification of compocasting technique was achieved by preparing a composite master alloy. The amounts of alloying element and the reinforcements were increased in the master alloy during the stirring operation of compocasting and then the composite melt was diluted to the desired concentration. Particulate reinforced aluminum matrix composites were produced by various powder metallurgy methods. Cold isostatic pressing and sintering, hot pressing and powder extrusion processes were employed in the production of composites. The optimum temperature for the extrusion of aluminum/silicon carbide powders was investigated. The effects of alloying elements such as Si and Cu on the interfacial reaction between aluminium and silicon were also studied by heating the composites at various temperatures under vacuum. The effect of AI4C3 formation on the mechanical behaviour of the Al/SiC composite was examined. Thermal cycling creep teste were performed between the temperature limits of 100 and 450°C, under various loads for the composites containing different reinforcement fractions. AI-AI18B4O33 composites were produced by powder metallurgy and heated at 900°C for one hour to reveal the possible reactions of reinforcing and matrix materials. Then, the influence of interface property on the mechanical behaviour of these composites were examined. The present study also includes the employment of a novel technique to produce 70 volume per cent Si reinforced Al composites by pressing the powder mixture at semi-solid state. Al/Si composites with 20, 30 and 50 per cent Si reinforcement were also produced by hot pressing of the powders. Modified rule of mixture model was used in order to predict the mechanical properties of the composites. A finite element code was also used to investigate the residual stress-strain behavior of the composites.
Benzer Tezler
- Al-Sic metal matrisli karma malzemelerinin deformasyon davranışının sonlu elemanlar yöntemi ile parametrik analizi
Başlık çevirisi yok
ŞAFAK YILMAZ
- Gaz enjeksiyon ve elementel karbon ilavesi yöntemleri ile tic takviyeli alüminyum matrisli kompozit üretimi
Başlık çevirisi yok
IŞIL ÇEVİKER KERTİ
Doktora
Türkçe
1998
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. H. ERMAN TULGAR
- Parçacık takviyeli karma malzemelerdeki artık gerilmelerin sonlu elemanlar yöntemiyle analizi
The finite elements analysis of the thermal residual stresses in the particulate reinforced metal matrix composites
ALİ CANSUN
- Al-TiCp kompozitlerinin Al-Ti eriyikleri içinde grafit çözündürülerek üretilmesi
In-situ processing of TiC-Al composites by reacting graphite with Al-Ti melts
A. MURAT KARAAĞAÇ
- Alümina fiber takviyeli Al-si metal matriksli kompozitlerin üretimi ve mikroyapı-özellik ilişkilerinin incelenmesi
production of alumina fiber reinforced Al-si metal matrix composites and the investigation of their microstructure-propetry relation ships
HATEM AKBULUT