Sio2 nanopartikül takviyeli alüminyum matris kompozitlerin üretimi, mekanik ve şekillendirilebilirlik özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Modern mühendislik alanlarında kaydedilen yeni gelişmeler, geleneksel metal ve alaşımlarının yeni hizmet alanlarının ihtiyaçlarını karşılayamadığı için, yeni malzemelere olan talepleri de arttırmaktadır. Metal matrisli kompozitlerin üretiminde en yoğun kullanılan metal alaşımları, düşük yoğunlukları ve kolay üretilebilirlikleri nedeniyle alüminyum alaşımlarıdır. Alüminyum ve alaşımlarının iyi özelliklerinin yanı sıra mekanik özelliklerinin düşük olması gibi bazı önemli dezavantajlarının olması bu malzemelerin kullanımlarını sınırlandırmaktadır. Ticari alüminyum ve alaşımlarının bu olumsuz özelliklerinin giderilmesinde kullanılan en yaygın yöntemlerden birisi de bu malzemelere sert takviye elemanları ilave etmektir. Bu şekilde bu malzemelerin dayanım ve sertlikleri önemli derecede artırılmaktadır. Bu çalışmada alüminyum matrisli nano SiO2 takviyeli kompozit malzeme üretimi yapılmıştır. Nano SiO2 oranı olarak ağırlıkça % 3 ve % 1,5 oranlarında karıştırılarak AA1050 malzeme referansı üzerinden çekme testi ile meydana gelen mekanik davranışlardaki değişimler incelenmiştir. Kompozit malzemenin çekme mukavemet değerlerinde artış % 3 nano SiO2 karışımında rekristalizasyon rekristalizasyon tavsız haddelenmiş değişik kalınlıklarda alınan numunelerin çekme testi deneyi sonucunda en fazla % 13 artış tespit edilmiştir. Malzemenin mukavemet değerlerinde artış % 1,5 nano SiO2 karışımında rekristalizasyon tavsız haddelenmiş değişik kalınlıklarda alınan numunelerin çekme analizi sonucunda en fazla % 14,4 artış tespit edilmiştir. Malzemenin çekme mukavemet değerlerinde artış % 3 nano SiO2 karışımında rekristalizasyon tavsız haddelenmiş daha sonrasında tavlanıp H0 yapılmış değişik kalınlıklarda alınan numunelerin çekme analizi sonucunda en fazla % 10,5 artış görülmüştür. Malzemenin mukavemet değerlerinde artış % 1,5 nano SiO2 karışımında rekristalizasyon tavsız haddelenmiş daha sonrasında tavlanıp H0 yapılmış değişik kalınlıklarda alınan numunelerin çekme analizi sonucunda en fazla % 10,7 artış sağlamıştır. Yapılan çalışmada optimum % 1,5 nano SiO2 miktarının alüminyum malzemenin mukavemet değerlerini önemli ölçüde arttırdığı tespit edilmiştir. Malzemelerin tavlanmasından dolayı H-0 kondüsyonundaki malzemelerin iç gerilmelerinin giderildiği için nano SiO2 ilavesi yapılan malzemelerde kuvvetler sıvamada genel olarak AA1050 malzemeden ortalama 1000 N fazla kuvvet harcanmıştır. Nano SiO2 malzemesinin sertliğinden kaynaklanan bu kuvvet artışı sıvanan malzemelere dayanım ve direnç kazandırdığı görüşüne varılmıştır. Sıvama yapılan numunelerde nano SiO2 ilave edilen malzemelerde sıvama kuvvetinde artış görülmüştür.

New developments in the field of modern engineering increase the demand for new materials as traditional metals and alloys cannot meet the needs of new service areas. The most commonly used metal alloys in the production of metal matrix composites are aluminum alloys due to their low density and easy productionability. The good properties of aluminum and their alloys, as well as their low mechanical properties, have some important disadvantages that limit their use. One of the most common methods used to eliminate these negative properties of commercial aluminum and its alloys is to add rigid reinforcing elements to these materials. In this way, the strength and hardness of these materials are significantly increased. In this study, aluminum matrix nano SiO2 reinforced composite material was produced. Nano SiO2 ratio of 3 % by weight and 1.5 % by mixing the AA1050 material reference to the changes in the mechanical behavior of the tensile test is examined. Increase in tensile strength values of composite material was obtained by an most increase of 13 % as a result of tensile analysis of samples taken at 3 % nano SiO2 mixture without annealed rolled. The increase in the strength values of the material was found to be 14,4 % increase as a result of tensile analysis of the samples taken at different thicknesses without annealing in 1.5 % nano SiO2 mixture. The tensile strength values of the material increased by 3% nano SiO2 mixture without annealed and then annealed and made of H0 made of different thicknesses of samples taken as a result of the tensile analysis showed an most increase of 10,5 %. The increase in the strength values of the material was obtained by most of 10,7 % as a result of the tensile analysis of the samples taken at different thicknesses of 1.5% nano SiO2 mixture and then annealed and made of H0. In the study, it was found that the optimum amount of SiO2 1.5 % significantly increased the strength values of aluminum material Since the internal stresses of the materials in H0 condition are removed due to the annealing of the materials, the forces in SiO2 added materials are generally spent 100kg more than the AA1050 material on average. It was concluded that this increase in strength caused by the hardness of nano SiO2 material gives strength and resistance to plastered materials. There was an increase in the plastering strength of nano SiO2 added materials.