Toz metalurjisi imalat yöntemi ile alüminyum matrisli TiC takviyeli kompozit malzeme üretimi ve çekme mukavemeti testlerinin analizi

Toz metalurjisi (T/M), günümüzde toz metaller, parçacık takviyeli kompozitler, seramikler, dövme işlemi, kalıplama gibi tekniklerin analizinden oluşan, metal tozlarının uygun standartlar ve belirli değerlerde karıştırılarak denetimli atmosfer şartlarında sinterlenmesiyle malzeme üretildiği bir imalat tekniğidir. Bu teknik malzeme israfını minimize ederek, yüksek hassasiyet ve verimlilik sağlar. Bu yöntemde birbiri içinde çözünmeyen tozları uygun takviye malzemesi kullanılarak karıştırılıp soğuk presleme ve ardından sinterleme yapılarak istenilen özellikler sağlanılabilmektedir. Bu çalışmada Al matrisli TiC takviyeli kompozit malzemeler, T/M imalat yöntemi kullanılarak üretilmiştir. Al7075 matris malzemesine ağırlık oranınca %0, %1, ve %5 oranında TiC ve her karışıma %0,25 oranında sterik asit ilave edilerek toz karışımları oluşturulmuştur. Elde edilen karışımlar 1, 2, 5 ve 10 saat boyunca mekanik alaşımlama test cihazında karıştırılmıştır. Elde edilen bu toz karışımları 450 Mpa basınçta soğuk presleme ile üretilip sinterleme fırınında 600 °C de 60 dakika boyunca sinterlenmiştir. Ardından roto fnish işlemiyle parçalar üzerindeki çapaklar temizlenmiştir. Üretilen numunelere deneyler yapılarak mikroyapıları ve çekme mukavemeti değerleri irdelenmiştir. Elde edilen numunelerde, hazne içerisindeki matris ve takviye malzeme tozlarının dağılımı, homojen olarak gözlemlenmiştir. Deneyler sonucunda; ilave edilen TiC' e bağlı olarak kompozit malzemelerin ana bileşenlerinde farklılıklar gözlemlenmiş ve çekme mukavemeti değerlerinde etkilenmeler görülmüştür. Matris içindeki TiC oranı arttıkça parçacıkların daha fazla topaklanma olduğu görülmüş. Takviye elemanının (TiC) boyutunun nano boyutta olması, Al7075 matrisi oluşturan tozların makro boyutta olması neticesinde oluşan bu tane boyutu farklılığından dolayı, karışımda topaklanmalar oluşmuş ve bunun sonucunda porozite oranı artmıştır. Bunun ana sebebi, topaklanmalar sonucu Al7075 matris malzemesi ile TiC takviye malzemesi arasında yeteri kadar yüzey bağı sağlanamamış ve bu noktalarda poroziteler gözlemlenmiştir. Karışımı fazla karıştırmak tozların yapısını bozduğu kanısına varılmıştır. TiC takviye malzemesi oranındaki artışla ve malzemenin nano boyutta olması sebebiyle çekme mukavemeti %1 karışımı için artmıştır. Hazırlanan kompozit malzemelere bakıldığında 2 saate kadar çekme mukavemeti değerlerinin arttığı gözlemlenmiş, 2 saatten sonra bu değerler düşmeye başlamıştır. Bu demektir ki, karışımı 2 saatten fazla karıştırmak tozların yapısını bozduğu gibi çekme mukavemeti değerlerini de düşürmüştür. Sonuç olarak; öğütülen kompozit malzemelerin çekme dayanımı test sonuçları irdelendiğinde en yüksek mukavemet değerinin %1 TiC takviyeli 2 saatlik karışım numunesinde olduğu belirlenmiştir.