alümi̇nyum kompozi̇tleri̇n Üreti̇mi̇, karakteri̇sti̇k

8
28 Mühendis ve Makina Cilt : 47 Sayý: 554 Fevzi BEDÝR Süleyman Demirel Üniversitesi, Makine Mühendisliði Bölümü ÖZET ABSTRACT Alüminyum metal anayapýlý kompozitler (Al-MAK) aðýrlýkça Aluminium matrix composites (AMCs) refer to the class of light weight high performance aluminium centric material hafif, yüksek performansa sahip alüminyum merkezli systems. The reinforcement in AMCs could be in the form of malzeme sistemleri içinde yer almaktadýr. MAK'larýn mekanik continuous/discontinuous fibers, whisker or particulates, in özelliklerini artýrmak amacý ile anayapý içerisine sürekli veya volume fractions ranging from a few percent to 70%. süreksiz yapýda fiberler veya parçacýk takviyesi yapýlabilir. Properties of AMCs can be tailored to the demands of Takviye miktarý hacimsel olarak en küçük miktarlardan %70 different industrial applications by suitable combinations oranlara kadar çýkabilir. Al-MAK'larýn özellikleri anayapýnýn of matrix, reinforcement and processing route. Presently uygun kombinasyonuna,takviyeye ve farklý üretim several grades of AMCs are manufactured by different yöntemlerine göre çeþitli endüstriyel talepleri karþýlayabilir. routes. Three decades of intensive research have provided Günümüzde farklý yöntemler kullanýlarak birkaç çeþit Al- a wealth of new scientific knowledge on the intrinsic and MAK'lar üretilmektedir. Son otuz yýldan bu yana, Al-MAK'larýn extrinsic effects of ceramic reinforcement vis-à-vis fiziksel, termo-mekanik ve tribolojik özellikleri üzerine seramik physical, mechanical, thermo-mechanical and katký fazýnýn etkisi ile ilgili birçok araþtýrma yapýlmaktadýr. Son tribological properties of AMCs. In the last few years, AMCs birkaç yýldýr da Al-MAK'lar uzay, savunma, otomotiv ve ýsý gibi have been utilized in high-tech structural and functional teknolojik yapý ve fonksiyonel uygulamalarda kullanýlmaktadýr. applications including aerospace, defense, automotive, Bu çalýþmada Al-MAK'larýn üretimi, mikroyapýsal özellikleri ve and thermal management areas. This paper presents an endüstriyel uygulamalarý üzerine genel bir deðerlendirme overview of AMC material systems on aspects relating to yapýlmýþtýr. processing, microstructure, properties and applications. Anahtar Kelimeler: Al-MAK, Al-MAK'larýn üretim yöntemleri, Keywords: AMCs, production methods of AMCs, mechanical mekanik özellikleri, endüstriyel uygulama alanlarý properties, industrial applications ALÜMÝNYUM KOMPOZÝTLERÝN ÜRETÝMÝ, KARAKTERÝSTÝK ÖZELLÝKLERÝ VE ENDÜSTRÝYEL UYGULAMALARI Giriþ K yerleþtirilmiþ yapýdýr ve genel olarak SiC, Al O , B C ve TiC 2 3 4 Kompozit genel olarak anayapý içerisinde gibi seramik özellikli kuvvetlendirici faz olarak görev yapar. daðýlým gösteren anayapýdan farklý takviye fazý Kompozitin özelliði takviye fazýnýn karakteristik özelliðine ve ile bütünleþmesinden meydana gelen bir hacimsel katký oranýna göre deðiþir. Al-MAK'lar diðerlerine malzeme sistemini oluþturmaktadýr. Takviyenin özelliði, göre; yüksek mukavemet, iyileþtirilmiþ rijitlik, daha düþük geometrisi, daðýlýmý ve farklý takviyelerin tane sýnýr yoðunluk, yüksek sýcaklýk özellikleri, kontrollü ýsýl genleþme özellikleri malzemenin farklý özellikler göstermesine neden katsayýsý, elektriksel özellikleri, iyileþtirilmiþ aþýnma ve olur[1-4]. Kompozit malzemeler genel olarak anayapýnýn abraziv özellikleri, özellikle kütle kontrolü ve iyileþtirilmiþ fiziksel veya kimyasal yapýsýna göre polimer esaslý, metal sönümleme kapasite özellikleri açýsýndan avantajlara esaslý ve seramik esaslý kompozitler olmak üzere sahiptir[5-8]. Belirtilen avantajlarý daha iyi kullanabilmek sýnýflandýrýlýrlar. Bu çalýþma MAK'lar ve daha çok Al-MAK'lar için deðerlendirme yapýlabilir. Örneðin saf alüminyum, üzerinde yoðunlaþýlmýþtýr. Al-MAK'larda anayapýyý ve hacimsel olarak %60 a kadar fiber takviyesi ile elastik sistemi oluþturan alüminyum/alüminyum alaþýmýdýr. modülü 70 GPa dan 240 GPa kadar artýrýlabilir. Diðer Diðeri ise alüminyum/alüminyum alaþýmý içerisine taraftan saf alüminyum içine hacimsel olarak %60

Upload: mustafa-levent-sipahi

Post on 16-Dec-2015

15 views

Category:

Documents


0 download

DESCRIPTION

Alümi̇nyum Kompozi̇tleri̇n Üreti̇mi̇, Karakteri̇sti̇k

TRANSCRIPT

  • 28 Mhendis ve Makina Cilt : 47 Say: 554

    Fevzi BEDRSleyman Demirel niversitesi, Makine Mhendislii Blm

    ZET ABSTRACT

    Alminyum metal anayapl kompozitler (Al-MAK) arlka Aluminium matrix composites (AMCs) refer to the class of

    light weight high performance aluminium centric material hafif, yksek performansa sahip alminyum merkezli

    systems. The reinforcement in AMCs could be in the form of malzeme sistemleri iinde yer almaktadr. MAK'larn mekanik continuous/discontinuous fibers, whisker or particulates, in zelliklerini artrmak amac ile anayap ierisine srekli veya volume fractions ranging from a few percent to 70%. sreksiz yapda fiberler veya parack takviyesi yaplabilir. Properties of AMCs can be tailored to the demands of Takviye miktar hacimsel olarak en kk miktarlardan %70 different industrial applications by suitable combinations oranlara kadar kabilir. Al-MAK'larn zellikleri anayapnn of matrix, reinforcement and processing route. Presently uygun kombinasyonuna,takviyeye ve farkl retim several grades of AMCs are manufactured by different

    yntemlerine gre eitli endstriyel talepleri karlayabilir. routes. Three decades of intensive research have provided

    Gnmzde farkl yntemler kullanlarak birka eit Al-a wealth of new scientific knowledge on the intrinsic and

    MAK'lar retilmektedir. Son otuz yldan bu yana, Al-MAK'larn extrinsic effects of ceramic reinforcement vis--vis

    fiziksel, termo-mekanik ve tribolojik zellikleri zerine seramik phys ical , mechanical , thermo-mechanical and

    katk faznn etkisi ile ilgili birok aratrma yaplmaktadr. Son tribological properties of AMCs. In the last few years, AMCs birka yldr da Al-MAK'lar uzay, savunma, otomotiv ve s gibi have been utilized in high-tech structural and functional teknolojik yap ve fonksiyonel uygulamalarda kullanlmaktadr. applications including aerospace, defense, automotive, Bu almada Al-MAK'larn retimi, mikroyapsal zellikleri ve and thermal management areas. This paper presents an endstriyel uygulamalar zerine genel bir deerlendirme overview of AMC material systems on aspects relating to yaplmtr. processing, microstructure, properties and applications.

    Anahtar Kelimeler: Al-MAK, Al-MAK'larn retim yntemleri, Keywords: AMCs, production methods of AMCs, mechanical mekanik zellikleri, endstriyel uygulama alanlar properties, industrial applications

    ALMNYUM KOMPOZTLERN RETM, KARAKTERSTK ZELLKLER VE ENDSTRYEL UYGULAMALARI

    Giri

    Kyerletirilmi yapdr ve genel olarak SiC, Al O , B C ve TiC 2 3 4

    Kompozit genel olarak anayap ierisinde gibi seramik zellikli kuvvetlendirici faz olarak grev yapar.

    dalm gsteren anayapdan farkl takviye faz Kompozitin zellii takviye faznn karakteristik zelliine ve

    ile btnlemesinden meydana gelen bir hacimsel katk oranna gre deiir. Al-MAK'lar dierlerine

    malzeme sistemini oluturmaktadr. Takviyenin zellii, gre; yksek mukavemet, iyiletirilmi rijitlik, daha dk

    geometrisi, dalm ve farkl takviyelerin tane snr younluk, yksek scaklk zellikleri, kontroll sl genleme

    zellikleri malzemenin farkl zellikler gstermesine neden katsays, elektriksel zellikleri, iyiletirilmi anma ve

    olur[1-4]. Kompozit malzemeler genel olarak anayapnn abraziv zellikleri, zellikle ktle kontrol ve iyiletirilmi

    fiziksel veya kimyasal yapsna gre polimer esasl, metal snmleme kapasite zellikleri asndan avantajlara

    esasl ve seramik esasl kompozitler olmak zere sahiptir[5-8]. Belirtilen avantajlar daha iyi kullanabilmek

    snflandrlrlar. Bu alma MAK'lar ve daha ok Al-MAK'lar iin deerlendirme yaplabilir. rnein saf alminyum,

    zerinde younlalmtr. Al-MAK'larda anayapy ve hacimsel olarak %60 a kadar fiber takviyesi ile elastik

    sistemi oluturan alminyum/alminyum alamdr. modl 70 GPa dan 240 GPa kadar artrlabilir. Dier

    Dieri ise alminyum/alminyum alam ierisine taraftan saf alminyum iine hacimsel olarak %60

  • Mhendis ve Makina Cilt : 47 Say: 554 29

    almine fiber takviyesi malzemenin genleme katsaysn daha stn mekanik zelliklere sahiptir. Kompozitler o o24 ppm/ C den 7 ppm/ C e drr. Benzer ekilde Al- izotropik zellik gsterir ve ekstrzyon, haddeleme ve

    %9Si-%20 SiC kompozitin anma direnci gri dkme dvme ilemleri gibi ikincil operasyonlara maruz

    demirin zelliliinden daha iyi olabilmektedir. Btn bu kalabilirler [9]. ekil 1a'da Al-SiC kompozitin farkl

    rnekler gstermektedir ki alminyum/alminyum alam hacimsel takviye miktarndaki mikroyap resimleri

    uygun takviye fazlar ile desteklendiinde zellikleri iki gsterilmitir.

    veya kata kadar iyiletirilmektedir[9].

    Al-MAK malzeme sistemi tek fazl sistemlere gre

    stn zelliklere sahip olmasndan dolay avantajn htiva ettii katk faz en-boy oran 5 den daha byk

    korumaktadr. Al-MAK'larn kullanmnda performans, ve anayap ierisinde sreksiz bir yap ihtiva eden

    ekonomiklik ve evre etkileri asndan nem arz kompozitlerdir. Alminyum anayap ksa almine fiber etmektedir. Al-MAK'lar baz uygulamalarda alminyum ile kuvvetlendirilmi ve genellikle pistonlarda kullanlan alamlarnn, demir alamlarnn, titanyum alamlarnn en nemli ve bilinen MAK'lardr. Bu tip kompozitler ve polimer esasl kompozitlerin yerini tutaca

    basnl infilitrasyon yntemi ile retilirler. ekil 1b ksa dnlmektedir [10,11]. Geni lekte Al-MAK'larn tek

    fiber takviyeli mikroyapy gstermektedir. Whisker fazl malzemelerin yerine tutmas mhendislik

    takviyeli kompozitler veya PM yntemi ile veya sistemlerinin tekrar gzden geirilmesi arlk ve

    infilitrasyon yntemi ile retilirler. Whisker takviyeli hacimsel kazanm elde edilmesi nedeni ile gerekliliini

    kompozitlerin mekanik zellikleri parack takviyeli veya ortaya koymaktadr. Bu almada Al-MAK'larn retimi, ksa fiber takviyeli kompozitlerle karlatrldklarnda mikroyaps zellikleri ve endstriyel uygulamalar zerine daha stndr. Ancak whiskerin MAK'larda takviye bugne kadar yaplan almalar deerlendirilmi ve

    olarak kullanm son yllarda sala verdii zarardan yaptmz almalarla btnletirilmitir.

    dolay yavalam ve bylece bu kompozitlerin ticari

    kullanm snrlandrlmtr. Ksa fiber takviyeli MAK'lar

    Al-MAK'ler ihtiva ettii takviyeye bal olarak parack srekli fiber ve parack takviyeli MAK'lar arasnda

    takviyeli, whisker/sreksiz fiber takviyeli ve srekli fiber zelliklere sahiptir [9]. takviyeli olarak snflandrlrlar. laveten tek tip filament

    takviyeli Al-MAK'larn retim yntemi dierlerinden

    farkldr. Bu tip takviyeler almine, SiC, veya srekli karbon

    fiber formunda bulunurlar. Fiber aplar 20 m den

    daha kktr. Kompozit retiminden nce bu fiberler Bu tip kompozitler genel olarak e eksenli ve

    paralel, dokunmu veya rlm olabilir. %40 kadar nispeten homojen byklkteki seramik paracklar

    hacimsel fiber ihtiva eden MAK'lar basnl infilitrasyon ihtiva etmektedir. Seramik paracklar genel olarak

    teknii ile retilirler. Son gelimelerle %60 almine fiber oksit, karbr veya bor bileenleri olabilir ve yapsal ve

    takviyeli srekli fiber kompozitler gelitirilmi ve 1500 MPa anmaya dayankl uygulamalarda katk miktar %30 ekme mukavemeti ve 240 GPa elastik modle civarndadr. Genelde Al-MAK'lar toz metalrjisi ya da sahiptirler [9]. Bu kompozitler basnl infilitrasyon yntemi sv yntemle retilebilirler. Parack takviyeli Al-

    ile retilmektedir. ekil 1c srekli fiber takviyeli MAK'leri MAK'larn retimi fiber takviyeli kompozitlere gre daha

    gstermektedir. ekonomik olmasnn yannda fiber takviyeli kompozitler

    Whisker veya Sreksiz Fiber Takviyeli Al-MAK'lar

    Al-MAK Tipleri

    Parack Takviyeli Al-MAK'lar

    Srekli Fiber Takviyeli Al-MAK

  • 30 Mhendis ve Makina Cilt : 47 Say: 554

    Al-MAK'larn retim Yntemleri

    Kat retim Yntemi Sv retim Yntemi

    ile 0.5 arasnda deiebilir. nce oksit paracklar

    Endstriyel lekte Al-MAK'larn retim yntemleri kat dispersiyon-sertlemesi etkisi gsterebilir ve genellikle sl

    retim yntemi ve sv retim yntemi olarak iki ana ilem esnasnda anayap zellii zerinde kuvvetli etkiye

    gruba ayrlmaktadr. sahiptir.

    Alminyum alam tozu ile seramik esasl ksa Kartrma Dkm

    fiber/whisker parack karm MAK'lar iin en bilinen Yntem seramik paracklarn sv alminyum iine

    retim tekniidir. Karm kuru ve sv sspansiyon iinde kartrlmas ve karmn katlamas srecini ihtiva

    etmektedir. Burada en nemli olay toz paracklar ile yaplr. Kartrma ilemini genellikle souk sktrma,

    sv alminyum arasnda iyi bir ba olumas yani sv fazn kutulama, gaz tahliyesi ve yksek scaklkta pekitirme,

    kat faz slatabilmesidir. Bilinen en basit ve ticari olarak HIP ve ekstrzyon ilemlerinden olumaktadr. PM

    en ok kullanlan teknik vorteks veya kartrma yntemi ile retilmi Al-MAK'lar genellikle oksit

    dkmdr. Vorteks teknii bir kartrc yardm ile ergimi paracklar ihtiva eder. Bu takviye faznn hacimsel oran

    metalin iine seramik parack ilavesi ile yaplmaktadr. tozun gemiine ve retim yntemine bal olarak 0.05

    (a) Al-%30SiC *750[12] (b) Ksa fiber morfolojisi[13]

    c) AA6061-%50Al2O3 fiber takviyeli kompozit numunenin optik mikroskoptaki boyutlu grn[14].

    ekil 1. Farkl Morfolojiye Sahip Al-MAK'larn Mikroyap Grnleri

  • Mhendis ve Makina Cilt : 47 Say: 554 31

    Bu yntem ilk defa Surappa ve Roghati (1881) %5-10 civarndadr. Bu tip retimde kompozitin

    tarafndan Hindistan Bilim Enstitsnde gelitirilmitir[9]. tamamen glendirilmesi bir sonraki aamada

    salanmaktadr. PY genellikle srekli fiber takviyeli Al-Mikroyapsal dzensizlik sv ierisinde ve katlama

    MAK'larn retimine uygundur. Fiber aras mesafeyi esnasnda paracklarn belirli blgelerde ylmas ve

    kontrol etmek iin fiberler silindirik bir ubuk etrafna sarlr toparlanmas veya birikmesinden kaynaklanabilir.

    ve ana metal bu fiberlerin zerine pskrtlrler. Kompozit ierisinde katk faznn dzensiz dalm,

    Bylece tek tip kompozit oluturulur. Ktle kompozitler katlama esnasnda sv faz iinde hareketli seramik

    tek tip kompozitlerin scak preslenmesi ile oluturulur. paracklar ile sv fazn arayzey etkilemesi sonucu bir

    Fiberin hacimsel oran ve dalm fiber akl ve problem tekil edebilir. Genel olarak 5 ile 100 mm

    tabakalarnn saysna gre kontrol edilebilir. Al-MAK'lar byklnde seramik paracklarn sv alminyum

    pskrtme yntemle retimi, kartrmal dkm ile PM alam ierisinde katlm %30 kadar olmaktadr. Sv-

    yntemi arasnda bir maliyette olup nispeten pahal bir parack amuru katlama tamamlanmadan nce

    yntem deildir. direk olarak kalba dklr veya amur karm ktk

    veya ubuk eklinde katlatrlarak daha sonra amur

    formuna gelinceye kadar stlr ve sonraki ilemlerde

    tekrar kalplanarak kullanlabilir. Bu yntem mikron alt

    ok kk seramik paracklarn retiminde uygun %10 ve daha fazla seramik katk faz Al-MAK'larn

    deildir. davran lar n ret im aamasnda, s l i lem

    aamasnda ve daha sonra mamul olarak

    kullanmnda tamamen deitirebilir. Bu deiim Al-MAK'lar retmek iin sv alminyum alam kompozitin hem mikroyaps hem de yzeysel ve

    srekli fiberlerin/ksa fiberlerin veya paracklarn dyaps ile ilgili zellikleri ihtiva eder. arasndaki boluklara infilitre (emdirme) edilir. Katk

    fazn karakterine ve hacimsel oranna bal olarak

    vakum veya basn altnda kompozite infilitre edilir. Mikroyapsal deiimler, sl ilem karakteristikleri ve sl

    Hacimsel olarak %10 dan %70 kadar katk fazl Al-gerilmeleri ihtiva eder. Bu deiimler esas itibari ile

    MAK'lar farkl infil itrasyon yntemi kullanlarak alminyum alamlarnn fiziksel, mekanik ve tribolojik

    retilebilirler. Parann btnln salamak iin snrlarn deitirir ve geniletir. Seramik paracklar,

    balayc olarak silika ve almine esasl karmlarn kompozitin ii ile ilgili gze arpan etkileri u ekilde

    kullanlmas gereklidir. nfilitrasyon yntemi ile retilen zetlenebilir.

    Al-MAK'larda katk faznn iinde bir miktar gzenek ve

    dalmlar genellikle dikkat eker. Yntem, parack

    takviyeli, srekli fiberli, ksa fiberli Al-MAK'larn Seramik paracklarn mevcudiyeti alminyum retiminde olduka yaygn olarak kullanlmaktadr.

    alamnn katlama davranlarn deitirebilir. Seramik

    katk faz erimi svnn ve snn yaynmasnda, sv eriyiin

    heterojen ekirdeklenmesini katalize etmede, sv Katk fazlarnn enjekte edilerek Al-MAK'larn

    eriyiin ak yaynmn snrlanmada ve kat-sv arayzey retilmesinde PY olduka geni bir ekilde aratrlmtr.

    morfolojik kararszln olumasnda bir set gibi grev Ancak bu yolla retim seramik paracklarn homojen

    olmayan dalmn gstermektedir. Gzenek, genellikle yapabilir ( ekil 2).

    Seramik Katk Fazn Al-MAK'larn Davranlar

    zerine Etkisi

    nfilitrasyon Yntemi

    Mikroyaps ile lgili Etkiler

    Al-MAK'larn Katlamas

    Pskrtme Yntemi (PY)

  • Seramik paracklarn zerinde oluan birincil fazn TM Al-Cu-SiC kompozitin oda scaklndaki p

    heterojen ekirdeklenmesi anayap tane bykln yalanma davran dkm veya ektrze kompozite

    azaltt iyi bilinir. Ancak tane byklkleri parack veya gre olduka farkldr.

    fiberin apndan daha byktr ve bu durum dkm 6061 alminyum alamnn yalanma karakteri

    alminyum kompozitlerde gzlemlenmektedir. fiberlerin varlna gre nemli lde deiir. Anayap tane bykl katk paracklarndan byk TiC paracklar 7075 Al alamlarnn yalanma olmas gsterir ki fiberler katlama esnasnda birincil faz kinetiini geciktirirler. ekirdeklenmesi oluturmazlar. Al-4.5Cu'n tane

    bykl SiC veya almine fiber tarafndan etkilenmez. Seramik fazn birlemesinden kaynaklanan Al Ancak, gzenekli yapya sahip TiC kompozitin alamlarnn yalanma karakterindeki bu deiimler bir sinterlenmesi anayapnn tane bykln belirli dereceye kadar dislokasyon younluundan istikamette ve byklkte snrlar. Benzer ekilde birincil

    kaynaklanmaktadr. Seramik parack ile Al alam fazn heterojen ekirdeklenmesi almine katkl Al-Cu-Ti

    anayap arasndaki genleme katsaysnn uyumsuzluu alamnda gzlenmektedir[15].

    dis lokasyon younluunun artmasna neden

    olmaktadr. Artan bu younluk ve sonrasndaki al

    alamn yalanma davranndaki deiimler katk

    faznn kompozitin iyaps ile ilgili etkisi asndan Alminyum alamlarnn yalanma sertlemesi

    nemlidir[16-18]davran genel olarak katk faz ile deitirilebilir. Bu

    deiim anayapya, parack byklne, morfolojiye,

    katk faznn hacimsel oranna ve retim yntemine oAl-MAK'ler genellikle 500 C den daha fazla retim

    baldr. Bu deiimler u ekilde sralanabilir. scaklklarna maruz kalrlar ve souma esnasnda byk

    Al-Cu-Mg anayapl kompozitler takviyesiz alamlara sl gerilmelere maruz kalrlar. Isl gerilmelerin bykl

    gre daha hzl yalanma gsterirler. katk fazna, hacimsel oranna ve tane byklne kelme scakl hacimsel katk faz artka azald baldr. rnein, Al-%30SiC kompozitlerde sl p tespit edilmitir.

    Seramik Fazn Alminyum Alamnn Yalanma

    Sertlemesi Davranna Etkisi

    Artk termal Gerilmeler

    32 Mhendis ve Makina Cilt : 47 Say: 554

    Yerel katlama zaman

    kin

    cilf

    az,d

    entri

    tikya

    p

    I II III

    kincil faz

    Fiberler aras mesafe

    ekil 2. Al-4.5Cu-Almine Fiber Kompozitin Fiberler Aras Blgede Mikroyap Oluumu.Birincil Faz Morfolojisi ve kincil

    Fazn Dalm Fiberler Aras Mesafeye Baldr. Mikroyaplar Grafik Olarak Durum da Gsterilmektedir.

  • Mhendis ve Makina Cilt : 47 Say: 554 33

    gerilmeler 200 MPa dan daha byktr. Al-MAK'larn

    Al-MAK'lar birok uygulama alanlarnda yksek mekanik zellikleri sl gerilmelerden tamamyla etkilenir.

    teknolojik malzemeler olarak kullanlmaktadr. Al-MAK'lar Katk faznn neden olduu artk gerilmeler kompozitin

    kullanmda, mr, yksek verimlilik, enerji kazanm, yorulma ve atlama zelliklerini etkiler.

    dk bakm maliyeti, dk grlt seviyesi, evreye

    daha az emisyon ve kirlilik, gibi faydalar salar. Al-

    Pin-on disk deney sistemi ile sertletirilmi elie kar MAK'larn mhendislik uygulamalarda canlln

    yaplan deneylerde kompozitin anma direncini katk korumaktadr. Whisker/parack/ksa fiber/srekli fiber gibi

    faz ile nemli lde artar. Bu ayn zamanda seramik farkl takviye maddelerine sahip olan kat veya sv retim

    fazn mikroyapya etkileri ile de ilgilidir. Son yllarda SiC p yntemi ile retilen Al-MAK'lar birok pratik uygulamalar

    paacklarn d etkisi Al-MAK'dan mamul fren pabu- iin bir kullanlmaya uygundur. Farkl tip Al-MAK'larn

    fren disk ifti iin faydal olarak kullanlr. Al-MAK' fren birka yeni ve canl uygulamalar u ekilde verilebilir.

    pabucu fren diski zerinde kayarken temas blgelerinde

    ikili tribolojik ara yzey tabakalar olutururlar. Bylece

    Endstriyel kullanmda parack katkl Al-MAK'lar ara yzey tabakalar diskin anma direncini daha fazla

    byk bir miktar oluturur. Parack katkl Al-MAK'lar artrr. kili tabaka oksit karm ihtiva ediyorsa kayma

    endstriyel seviyede TM kartrma dkm, ergitme esnasnda pabutan Al-MAK fren diskine doru

    infilitrasyon, pskrtme, doal retim yntemleri ile malzeme transferi meydana gelir. Malzeme transferi ve

    retilmektedir. SiC, Al O , TiC, TiB , B C seramik tribolojik tabaka itlerinin oluumu SiCp etkisi ile 2 3 2 4

    paracklar katk faz olarak kullanlr. Parack katkl Al-olumaktadr. Bylece tribolojik tabaka oluumu SiC'n

    MAK'lar otomotiv, uzay, mekanik ve sl paralarda dyapya etkisi olmaktadr. ekil 3a'da otomobil fren

    baarl olarak kullanlmaktadr. Parack katkl Al-MAK pabucunun disk yzeyi ile oluturduu tribolojik tabaka

    fren rotorlar ve kampanalar dkm yntemi ile ifti grlmektedir. ekil 3b ise Al-MAK', Al-Si alam ve

    retilmektedir. Al-Mg ve Al-Si anayapl kompozitler hem dkme demirin fren diski olarak izilmi anma oranlar

    SiC hem de Al O parack katks ile en az %20 hacimsel grlmektedir. ekil 3a ve b, ulam sistemlerinde hafif 2 3

    oranda takviye edilir. Birok otomobilin fren fren disk malzemesi olarak Al-MAK'larn kullanmnda

    elemanlarnda kullanlmaktadr (ekil 4)[19]. nemli bir potansiyel olduunu gsterir [9].

    Al-MAK'larn Endstriyel Uygulamalar

    Katk Faznn Dyapya Etkileri

    Parack Katkl Al-MAK'lar

    29.7

    24.7

    19.7

    14.7

    9.7

    4.7

    Al-13Si alam

    Al-9Si-%20SiC kompozit

    Dkme demir

    0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4Kayma hz

    ekil 3. Al-MAK Disk ile Fren Pabucu Arasnda Oluan Tribolojik Yalama ifti, Fren Pabucuna Karlk Takviyesiz Al Alam, Al-SiC Kompozit, Dkme Demir

    -33

    a)

    An

    m m

    ikta

    r (1

    0m

    m/m

  • Parack katkl Al-MAK'lar helikopterlerin pervane

    kanat kollarnda, uu kontrol hidrolik manifoltlar %40 SiC

    katkl kompozitlerde retilmekte ve baarl bir ekilde

    kullanlmaktadr. En byk taneli ve hacimsel katkl

    kompozitler tren ve arabalarn fren sistemlerinde

    kullanlmaktadr. Al-MAK fren diskleri genellikle Avrupa

    demir yollarnda kullanlmaktadr. Amerika'da ise baz

    zel yolcu arabalarnda kullanlmaktadr. Avrupa'nn en Karbon fiber takviyeli Al-MAK'lar Hubble Uzay

    byk otomobil retici firmas 2004'e kadar Al-MAK' disk Te leskopunun anten dalga k lavuzu o larak

    frenler srmeyi planlamaktadr. Potansiyel olarak kullanlmaktadr. Burada kompozit yksek boyutsal

    otomobil uygulamalarnda valflar, krank mili, dili hassasiyet, yksek s ve elektrik iletkenlii gstermektedir.

    6061 Al-Boron fiber kompozitler uzay mekiinin ana paralar ve sspansiyon kollar bulunmaktadr.

    kargo blmlerde destek olarak kullanlmaktadr (ekil6).

    Seramik whiskerlerin elle tanmas ile ilgili olarak ok

    byk salk riskleri oluturduundan bu tip kompozitlerin

    retimini snrlamtr. Ancak gvenli lmlerle SiC whisker'li

    Al-MAK'lar gelimi askeri tanklarda ayak paleti olarak

    kullanlmakta ve retilmektedir. Bu ekilde tankn arln

    azaltmada nemli rol oynamaktadr. Ksa fiber takviyeli Al-

    MAK'lar piston ve silindir uygulamalarnda kullanlmaktadr.

    ekil 5'te Al-MAK kompozit silindir gmlei karbon ve Al O 2 3

    fiber takviyeleri ergimi Al anayap ierisine emdirilerek orta

    basnl dkm yntemi retilmektedir.

    Srekli Fiber Takviyeli Al-MAK'lar

    Whisker ve Ksa fiber Takviyeli Al-MAK'lar

    34 Mhendis ve Makina Cilt : 47 Say: 554

    ekil 4. Al-MAK'lardan Mamul Otomobil Fren Elemanlar[20]

    ekil 5. Fiber Takviyeli Al-MAK Silindir Gmlei[20]

    ekil 6. Al-Boron Fiber Takviyeli Al-MAK Destekler[20]

  • Mhendis ve Makina Cilt : 47 Say: 554 35

    Composites, Journal of Materials Processing Technology Hatta son zamanlarda almine fiber takviyeli Al-Volume 166, Issue 2, (2005), Pages 173-182.

    MAK'lar gelitirmitir. Fiber takviyeli Al-MAK'lar elikle Particle Reinforced Aluminium and Magnesium Matrix Composites. International Materials Reviews karlatrdklarnda younluu yarsndan az olmasna 1994;39(1):1-23.

    ramen eit dayanmda kompozitler retilmektedir. Tribological Properties of Al Alloy o Particle Composite. J. Metall 1987;39(11):22-26.Hatta mukavemeti 300 C ve stnde elikle eit

    Wear Mechanism of Aluminium olmaktadr. Kompozitler elie gre drt kat ve saf

    Based Meal Matrix Composite Under Rolling And Sliding

    alminyumun gre yar elektrik iletkenlik zelliine Contraction In Technology of Composite Materials.In: Rothagi PK, Ian PJB, Yune CS Editors, ASM International sahiptir. 1990;93-101.

    "SiCp Katkl Al Kompozitlerin Sertlik, Mikroyap ce

    Anma zelliklerinin ncelenmesi", 11. International

    Conference on Machine desing and Production, (UMTK 2004), Aluminyum kompozitler arlka hafif olmasnn Conference proceedings, 979-988, 2004. Antalya-TURKEY

    Aluminium Matrix Composites: Challenges and yannda yksek performansa sahip olmasndan dolay Opportunities, Sadhana, Academy Proceedings in son yllarda endstriyel uygulamalarda ilgi ekmektedir. Engineering Sciences, Printed in India, Vol. 28, Parts 1 & 2,

    Yksek teknolojik malzeme olarak kullanlan Al-MAK'lar February/April 2003, pp. 319334. Developments in Particulate and Short Fibre mr, yksek verimlilik, enerji kazanm dk bakm

    Composites in New Light Alloys. AGARD Lecture Series maliyeti, dk grlt seviyesi, evreye daha az 1990;144:1-21.

    emisyon ve kirlilik, gibi faydalar salar. Bu nedenle Al- S. An Experimental and MAK'lar mhendislik uygulamalarda canll n Numerical Study of Deformation in Metal-Ceramic

    Composites. Acta Metall 1989;37:3029-3050.korumaktadr. "Al-Cu-SiC ve Al-Cu-B4C Kompozitlerin Scak Presleme

    Al-MAK'lar ihtiva ettii takviyeye bal olarak Yntemi le retimi ve Ama zelliklerinin Aratrlmas", karakteristik zellikleri deimektedir. Genelde Al-MAK'lar Danman:F.Bedir., S.D.. Fen Bilimleri Enstits, 2004.

    Microstructures toz metalurjisi ya da sv yntemle retilebilirler. Parack and Mechanical Properties Engineered Short Fibre

    takviyeli Al-MAK'larn retimi fiber takviyeli kompozitlere Reinforced Aluminium Matrix Composites, Matrial Science

    gre daha ekonomik olmasnn yannda fiber takviyeli and Engineering,A335(2002)207-216.

    kompozitler daha stn mekanik zelliklere sahiptir. Fiber

    takviyeli Al-MAK'lar elikle karlatrdklarnda younluu

    yarsndan az olmasna ramen eit dayanmda o (1998), Solidification Processing of Reinforced kompozitler retilmektedir. Hatta mukavemeti 300 C ve

    Metal (Trans Tech. Publ.).stnde elikle eit olmaktadr. Kompozitler izotropik Pepaperation and Properties of

    zellik gsterir ve ekstrzyon, haddeleme ve dvme Alninium Alloy Ceramic Particle Composites, Journal of Material Science, 1981, v 16, pp983-993.ilemleri gibi ikincil operasyonlara maruz kalabilirler.

    Microstructure and mechanical behaviour of AlSiMg alloys

    reinforced with TiAl Intermetallics. Journal of Materials

    Processing Technology 2003;143-144:605-611.2000, "TiC ve SiC Katkl Kompozitlerin Azot Bandyopadhyay S. Effect of Al2O3 Atmosferi Altnda Scak Preslenmesi", Uluslararas Met. Malz.

    Particulates on the Precipitation Behaviour of 6061 Kong.Bildiri Kitab, c3, 1713, stanbul.Aluminium-Matrix Composites. Journal of Materials Science Metal Handbook, Vol. 2 (1992.1996;31(20):5351-5361.An Introduction to Metal Matrix ASM Handbook, v21, Composites, ASM International, Printed Composites, Cambridge University Press(1995) pp. 459470.

    in USA, 1992. An Estimation of

    A s s e s s m e n t o f M e t a l M a t r i x C o m p o s i t e s , Three-Dimensional Finite Element Crystal Geometry Model

    Applications,http://mmc-assess.tuwien.ac.atFor The Strength Prediction of Particle-Reinforced Metal Matrix

    5. Lloyd DJ.

    6. Prasad SV, Rohatgi PK.

    7. Pan YM, Fine ME, Chang HS.

    8. F.Bedir, B.gel, Sonu

    9. K Surappa,

    10. Harris SJ.

    11. Christman T, Needleman A, Suresh

    12. Kksal,F.,

    13. H.X Peng, Z.Fan.,D.S.Mudher, J.R.G.Evans.,

    14. C.M.Cady, G.T.Gray III,

    15. Asthana,R.,

    16. Surappa,M.K., Rohatgi, P.K.,

    17. Salvador MD, Amig V, Martinez N, Busquets DJ.

    Kaynaka1. Bedir,F., gel,B.,

    18. Das T, Munroe PR,

    2. ASM, 3. T.W. Clyne and P.J. Withers,

    19.

    4. C.G. Kang, J.H. Lee, S.W. Youn, J.K. Oh,

    20.

    Influence of Strain Rateon the

    Deformation and Fracture Response of a 6061-T6 Al-50 vol.%

    Al2O3 Continuous-Reinforced Composite, Material Science

    and Engineering, A298,(2001), 56-62.