AA6061-B4C MMKp malzemelerin özelliklerine süper katı üzeri sıvı faz sinterleme işlemlerinin etkisi

Abstract

Bu çalışmada, katı hal sinterleme ile üretilen AA6061 matrisli ve farklı B4C parçacık takviye oranlarındaki metal matrisli kompozit (MMKp) malzemelerin özelliklerine süper katı üzeri sıvı faz sinterleme (SKSFS) işlemlerinin etkisi araştırılmıştır. Ön alaşımlı AA6061 tozu ile ağırlıkça %0, %5, %10 ve %15 oranlarda B4C seramik parçacık takviye elamanı, Turbula da 45 dakika karıştırılmıştır. Karışım tozlar, 350 MPa basınçta soğuk preslenip devamında 400oC sıcaklıkta 1 saat argon atmosferi ortamında yağlayıcı giderme işlemine tabi tutulmuştur. Ardından 560oC sıcaklıkta 1 saat argon atmosferi altında katı hal sinterleme (KHS) işlemi uygulanarak MMKp malzemeler üretilmiştir. Devamında bu malzemelere, 610C ve 620C olmak üzere iki farklı sıcaklıkta 1 saat süre ile SKSFS işlemleri uygulanmıştır. SKSFS ile ikincil bir sinterleme işlemi uygulanan MMKp malzemelerin mikroyapıları ve fiziksel özellikleri; mevcut fazlar, sertlik ve yoğunluk ölçümleri çapraz kırılma dayanımları (ÇKD) ve tarama elektron mikroskop (SEM) incelemeleri ile karakterize edilmiştir. Artan SKSFS sıcaklığı ile birlikte, sinterleşme oranı da artmıştır. Bu durum, MMKp malzemelerin ÇKD ve süneklik değerlerini belirgin oranda arttırmıştır. Bununla birlikte; B4C takviye oranındaki artışla ÇKD değerlerinde ve sünekliklerde azalma, sertlikte ise artış gözlenmiştir. En yüksek çapraz kırılma dayanımı ve süneklik değeri, SKSFS uygulanan %5 B4C içeren MMKp malzemede belirlenmiştir. SKSFS işlemleri oluşan sıvı fazın B4C-matris arayüzey bağını artırıcı olumlu etkileri görülmüştür.

AA6061 metal matrix composite (MMCp) materials produced solid-state sintering was investigated. The pre-alloyed AA6061 powder was mixed with 0%, 5%, 10% and 15% by weight of the B4C particle reinforcing element in Turbula for 45 minutes. Mixture powders were cold pressed at 350 MPa pressure and then subjected to a lubricant debinding process in an argon atmosphere at 400C for 1 hour. Subsequently, solid-state sintering process was carried out at 560C under argon atmosphere for 1 hour to produce MMCp materials. These MMCp materials were subjected to super solidus liquid-phase sintering (SLPS) for 1 hour at different temperatures of 610°C and 620°C. Microstructures and physical properties of MMCp materials re-sintered by SLPS were characterized by current phases, hardness and density measurements, transverse rupture strength (TRS) tests and also scanning electron microscopy (SEM) investigations. The sintering rate increased with increasing SLPS temperature. This effect significantly increased the TRS and ductility values of MMCp materials. However with increasing in B4C reinforcement ratio, a decrease in TRS and ductility but an increase in hardness were observed. The highest TRS and ductility values were determined in MMCp materials reinforced with 5 wt. % B4C. The positive effect of the liquid phase created with SLPS processes was observed in increasing the binding of the B4C-matrix interface.