SiC Takviyeli Alüminyum Alaşım Matrisli Kompozit Malzemenin Yüksek Basınçlı Kalıp Dökümü ve Mekanik Özellikleri

Yıl 2015, Cilt: 3 Sayı: 4, 603 - 612, 06.01.2016

Harun Bayar Mehmet Subasi , Cetin Karatas

Öz

Bu çalışmada, SiC parçacık takviyeli alüminyum esaslı kompozit malzemeden yüksek basınçlı döküm (YBD) makinesinde parça üretilebilirliği araştırılmıştır. 64 μm boyutunda ve hacimce %10 oranında SiC parçacıklar Etial 171 alüminyum alaşımına ilave edilmiştir. Çalışmada çekme ve Charpy çentik deney numuneleri için metal enjeksiyon kalıbı tasarlanmış ve yapılmıştır. Numuneler 50, 100, 150, 200, 250 kg/cm² olmak üzere beş farklı enjeksiyon basıncında dökülmüştür. Numunelerin dökümünde kullanılan farklı enjeksiyon basınçlarının etkileri çekme deneyi, Charpy çentik darbe deneyi, sertlik ölçümü, mikroyapı incelemesi ve gözenek ölçümleri analiz edilmiştir. Çalışma sonucunda YBD tekniği ile en yüksek enjeksiyon basıncında üretilmiş numunelerde en düşük gözenek miktarı (% 0,2) elde edilmiştir. SiC parçacık ilavesi ile kompozit numunelerin sertliği artarken darbe tokluğu, akma mukavemeti ve çekme mukavemeti değerlerinin düştüğü ve enjeksiyon basıncının artmasıyla kompozit numunelerin gözenek miktarının azaldığı tespit edilmiştir. 

Anahtar Kelimeler

Metal matrisli kompozit (MMK), SiC, Yüksek basınçlı döküm

Kaynakça

• Ji, S., Yan, F. and Fan, Z., "Development of a high strength Al–Mg2Si–Mg–Zn based alloy for high pressure die casting", Materials Science and Engineering: A, 626, 165-74, 2015.
• Long, A., Thornhill, D., Armstrong, C. and Watson, D., "Predicting die life from die temperature for high pressure dies casting aluminium alloy", Applied Thermal Engineering, 44, 100-107, 2012.
• Surappa, M.K., "Aluminium matrix composites: Challenges and opportunities", Sadhana, 28, 319-334, 2003.
• Diler, E.A. ve İpek, R., "Partikül Takviyeli Kompozitlerde Faktör Etkileşimlerinin Mekanik Özellikler Üzerindeki Etkisi", Mühendis ve Makine, 55, 24-30, 2014.
• Schwankl, M., Rübner, M., Flössel, M., Gebhardt, S., Michaelis, A., Singer, R.F., et al. "Active functionality of piezoceramic modules integrated in aluminum high pressure die castings", Sensors and Actuators A: Physical, 207, 84-90, 2014.
• Li, X., Xiong, S.M., Guo, Z., "On the porosity induced by externally solidified crystals in high-pressure die-cast of AM60B alloy and its effect on crack initiation and propagation", Materials Science and Engineering: A, 633, 35-41, 2015.
• Shi, J., Pries, H., Stammen, E., Dilger, K., "Chemical pretreatment and adhesive bonding properties of high-pressure die cast aluminum alloy: AlSi10MnMg", International Journal of Adhesion and Adhesives, 61, 112-121, 2015.
• Özkan, S., "Alüminyum Matriksli SiC Parçacık Takviyeli Kompozitlerin Mekanik Alaşımlama Yöntemiyle Üretimi ve Kuru Aşınma Davranışlarının İncelenmesi", Yüksek Lisans Tezi, Gazi Universitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü,2007.
• Ekici, R., "Alüminyum Esaslı SiC Partikül Takviyeli Metal Matriksli Kompozit Malzemelerin Darbe Davranışlarının İncelenmesi", Yüksek Lisans Tezi, Erciyes Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2004.
• Kaynak, C., Boylu, S., "Effects of SiC particulates on the fatigue behaviour of an Al-alloy matrix composite", Materials & Design, 27, 776-782, 2006.
• Shan, D. and Nayeb-Hasemi, H., "Fatigue-life prediction of SiC aluminum composite using a Weilbull model", NDT&E International, 32, 265-274, 1999.
• Lu, Y.X., Meng, X.M., Lee, C.S., Li, R.K.Y., Huang, C.G., Lai, J.K.L., "Microstructure and mechanical behaviour of a SiC particles reinforced Al–5Cu composite under dynamic loading", Journal of Materials Processing Technology, 94,175-178, 1999.
• Bekheet, N.E., Gadelrab, R.M., Salah, M.F., Abd El-Azim A.N., "The effects of aging on the hardness and fatigue behavior of 2024 Al alloy/SiC composites", Materials & Design, 23,153-159, 2002.
• Dong, S.L., Mao, J.F., Yang, D.Z., Cui, Y.X., Jiang, L.T., "Age-hardening behavior of a SiCw/Al-Li-Cu-Mg-Zr composite", Materials Science and Engineering: A, 327,213-223, 2002.
• Ganesh, V.V., Chawla, N., "Effect of particle orientation anisotropy on the tensile behavior of metal matrix composites: experiments and microstructure-based simulation", Materials Science and Engineering: A, 391, 342-353, 2005.
• Milan, M.T., Bowen, P., "Tensile and fracture toughness properties of SiCp reinforced Al alloys: Effects of particle size, particle volume fraction, and matrix strength", J of Materi Eng and Perform, 13, 775-783, 2004.
• Chawla, N., Jones, J.W., Andres, C., Allison, J.E., "Effect of SiC volume fraction and particle size on the fatigue resistance of a 2080 Al/SiC p composite", Metall and Mat Trans A, 29, 2843-2854, 1998.
• Narayanasamy, R., Ramesh, T., Prabhakar, M., "Effect of particle size of SiC in aluminium matrix on workability and strain hardening behaviour of P/M composite", Materials Science and Engineering: A, 504, 13-23, 2009.
• Hall, J.N., Wayne Jones J., Sachdev, A.K., "Particle size, volume fraction and matrix strength effects on fatigue behavior and particle fracture in 2124 aluminum-SiCp composites", Materials Science and Engineering: A,183, 69-80, 1994.
• Song, M., "Effects of volume fraction of SiC particles on mechanical properties of SiC/Al composites", Transactions of Nonferrous Metals Society of China,19,1400-1404, 2009.
• Liu, Z.Y., Wang, Q.Z., Xiao, B.L., Ma, Z.Y., "Clustering model on the tensile strength of PM processed SiCp/Al composites" Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 41,1686-1692, 2010.
• Slipenyuk, A., Kuprin, V., Milman, Y., Spowart, J.E., Miracle, D.B., "The effect of matrix to reinforcement particle size ratio (PSR) on the microstructure and mechanical properties of a P/M processed AlCuMn/SiCp MMC", Materials Science and Engineering: A, 381, 165-170, 2004.
• Özdin, K., "Alüminyum Esaslı SiC Takviyeli Kompozitlerin Üretimi Ve Aşınma Özelliklerinin Araştırılması", Doktora tezi, Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2006.