Toz Metalurjisi Yöntemiyle Poroz Alüminyum, Titanyum İntermetalik Kompozitlerin Üretimi

Abstract

İntermetalikler, iki veya daha fazla metalin birbiriyle karıştırılıp farklı kombinasyonlarda şekillendiği, belli oranda katı fazda oluşumu gerçekleşen ve başlangıç elementlerinden farklı özellik gösteren bileşimlerdir. Poroz malzemeler ise yapılarında doğal ya da yapay yollarla düzenli boşlukların oluşturulduğu ve düşük yoğunlukları sebebiyle hafiflikleriyle bilinen malzemelerdir. Titanyum ve alüminyum, hafiflik, düşük yoğunluk ve göreceli olarak yüksek dayanım gibi özellikleri sebebiyle hem intermetaliklerde hem de poroz malzemelerde önemli yere sahip malzemelerdir. Bu çalışmada, titanyum ve alüminyum tozlarından, yüksek poroziteye ve bu poroziteyi karşılayabilecek basma dayanımına sahip intermetalik kompozitlerin üretimi amaçlanmaktadır. Yapılan çalışmada titanyum ve alüminyum elemental tozları ile PMMA, PEG, Üre ve PE uçucu polimer tozları kullanılmıştır. Toz metalurjisi, metallerin toz halinde üretimi ve bu tozların pekiştirilerek sinterleme adı verilen bir pişirme işlemiyle üretimini içerir. Toz metalurjisi ile malzeme üretiminde öncelikle toz karışımları hazırlanır, tozlar preslenir ve belirlenen sıcaklığa ısıtılarak sinterleme işlemi yapılır ve istenilen malzeme elde edilir. Yapılan çalışmada öncelikle kullanılacak olan tozların karakterizasyonu yapılmıştır. Daha sonra toz karışımları uygun bileşimlerde hazırlanmış, bu karışımlar kuru karıştırma yöntemi ile 2 saat ve mekanik alaşımlama yöntemi ile değişik zaman aralıklarında karıştırılmışlardır. Karıştırma işleminden sonra tozlar soğuk preslenmiş ve sinterlenmişlerdir. Sinterleme sonrasında numunelerin mikroyapısı ve mekanik özellikleri incelenmiştir. Numunelerin optik mikroskop ve SEM görüntüleri çekilmiştir. XRD ve EDS ile faz analizi yapıldıktan sonra yoğunlukları ölçülmüş ve basma testi yapılmıştır.

Intermetallics are compounds that form when certain combinations of two or more metals are mixed together in certain proportions and react to produce a solid phase that is distinctively different from the constituent elements. Porous media are well-known materials which regular voids are formed by natural or artificial methods, with their light-weight and low density. Titanium and aluminum are materials have respective place among intermetallics and porous materials both due to their relatively high strength, low density and light-weight. In this project, main purpose is manufacturing of intermetallic composites which have high porosity and high compressive strength that can compensate that porosity. In this study, aluminum and titanium powders with different type of volatile polymer powders are used. Powder Metallurgy is consisting of production of metal powders, and also their press and sinter processes. In powder metallurgy process, mixture of powder is prepared; powders are compacted and finally sintered by heating to predefined temperatures. In this study, firstly the characterization of powders is made. After that, powder mixtures are prepared according to appropriate compositions. These mixtures are blended for 2 hours and mechanically alloyed for variable time-scale. After mixing and alloying, powders are compacted and sintered. After sintering, microstructure and mechanical properties are examined. Specimens’ optical microscope and SEM images are photographed. After phase analysis by XRD and EDS densities are calculated, compressive strength test is performed.