Termogravimetrik analize göre alüminyum esaslı hibrit kompozitlerin sinterleme işlemi süresinde kütle değişim nedenlerinin ispatlanması

Toz metalurjisi, 19. yy'den beri gelişen toz üretimi, karıştırma, sıkıştırma, sinterleme aşamalarını içeren bir metal imalat yöntemidir ve sürekli olarak gelişme kaydetmektedir. Çeşitli üretim teknikleri ile elde edilen tozlar homojen bir şekilde karıştırılır ve metal kalıp içinde sıkıştırılarak, yüksek sıcaklıkta ve kontrollü atmosferde parçaların mukavemet kazanmasını sağlamak amacıyla sinterlenmektedir. Sinterleme işleminin doğru yapılması malzemenin mekanik ve fiziksel özelliklerine etkisi açısından büyük öneme sahiptir. Bu sebeple sinterleme parametrelerin doğru seçimi önem arz etmektedir. Sinterleme işlemi ile ilgili literatürde yaygın olarak kullanılan malzeme ergime sıcaklığının 0,7-0,8 katı yaklaşımı genellikle doğru olmakla birlikte farklı kompozit malzemelerin üretimi durumunda bu sıcaklıkların değişimi söz konusudur. Bu bağlamda, sinterleme sıcaklığının belirlenmesinde termogravimetrik analizlerin kompozit malzeme üretiminde daha doğru ve hassas yaklaşım sunmaktadır. Termogravimetrik analiz (TGA) ve diferansiyel termal analiz (DTA), kütle kaybı-kazanımların ve ergime sıcaklıklarının belirlenmesi için kullanılmaktadır. TGA, bozunma nedeniyle meydana gelen kütle kaybını, DTA ise sıcaklık değişimlerini göstermektedir. Bu analizler, malzemenin termal kararlılığını değerlendirme açısından çok önemlidir. Araştırmanın ana hedefi, literatürde bulunmayan alüminyum matrisli hibrit kompozit malzemelerin üretilmesi sırasında TGA/DTA analizi desteğiyle sinterleme esnasındaki sıcaklık değişiminden meydana gelen kütle değişimlerinin detaylı bir şekilde incelenerek kütle kayıp ve kazanımlarının kaynağını tespit etmektir. Bu çalışmada, %99,9 saflıkta alüminyum tozu matris olarak, Cu, Mg, Zn, grafen, SiC, B4C ve WC gibi takviye elemanlarıyla 8 farklı toz karışımı hazırlanmıştır. Karışımlar homojenleştirilip TGA/DTA analizi ile kütle değişimleri incelenmiştir. TGA/DTA analizinden elde edilen kütle artışı ve kütle azalışı sıcaklıkları belirlenmiş ve 110 MPa basınçta preslenen numunelere bu sıcaklıklara göre sinterleme işlemi uygulanmıştır. Üretilen hibrit kompozit malzemelerin mekanik özellikleri yoğunluk ve sertlik testleriyle değerlendirilmiştir. Mikroyapısal karakterizasyon ve olası faz dönüşümleri ise Optik Mikroskop, Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), Enerji Dağılım Spektrometresi (EDS), X-Işını Enerji Dağılım Spektroskopisi (EDX) ve X-Işını Difraksiyonu (XRD) analizleri ile incelenmiştir.