Nikel partiküller ile takviye edilmiş magnezyum matrisli kompozitlerin üretimi ve karakterizasyonu

Abstract

Metal matrisli kompozit malzemeler otomotiv endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Düşük ağırlığın son derece önemli olduğu bu alanda magnezyum esaslıların tüketim hacimleri her geçen gün artmaktadır. Fakat oda sıcaklığında gözlenen düşük süneklilikleri ve yetersiz dayanımları hem otomotiv sektöründe hem de endüstride demir, çelik ve alüminyuma göre kullanımlarını önemli oranda kısıtlamaktadır. Mevcut çalışmada, hacimce %0-%10 oranlarında, mükemmel süneklilik, iyi tokluk ve yüksek elastik modül gibi üstün özelliklere sahip nikel mikro partiküller ile takviye edilmiş magnezyum matrisli kompozit malzemeler toz metalürjisi yöntemlerinden tek eksenli sıcak presleme tekniği ile imal edilmiştir. Üretim parametrelerinin optimizasyonu sonucu tüm numunelerde yaklaşık olarak tam yoğunluğa ulaşılmış ve gözenek içermedikleri tespit edilmiştir. Mikroyapısal incelemelerde α (Mg) ve Ni fazlarına ilaveten Mg2Ni fazı da gözlenmiştir. Bu bileşik, ayrıca, XRD analizlerinde de belirlenmiştir. Güçlendirici ilavesi ile matris malzemesinin oda sıcaklığı akma ve basma dayanımlarında sırasıyla %37 ve %35 oranlarında iyileşmeler elde edilmiş ve tüm test sıcaklıklarında saf magnezyuma göre daha yüksek değerlere sahip olduğu görülmüştür. Kompozit malzemeler gerek mekanik özellikleri gerekse de düşük yoğunlukları ile otomotiv ve endüstride kullanılan geleneksel malzemelere önemli bir alternatif teşkil ettiği saptanmıştır.Metal matrix composite materials are prevalently used in the automotive industry. In that of those applications in which lightness is a critical parameter, consumption volumes of magnesium-based materials are continuously increasing. However, their low ductility and insufficient strengths observed at room temperature significantly limit their use compared to iron, steel and aluminum both in the automotive and in industry. In the present study, composites reinforced with nickel microparticles, which have superior properties like excellent ductility, good toughness and high elastic modulus, at volumetric ratios of 0%-10% were successfully produced by the uniaxial hot pressing technique that is the powder metallurgy methods. As a result of the optimized production parameters, full density was almost reached in all samples and it was determined that they did porosity free. In addition to α (Mg) and Ni phases, Mg2Ni phase was also observed in microstructural analysis. This compound was also identified in XRD analysis. By the addition of reinforcement, 37% and 35% improvements were obtained in the room temperature yield and compressive strengths of the matrix material, respectively, and also, it was observed to have higher values than pure magnesium at all test temperatures. The composite materials, with their mechanical properties and low densities, have been established to constitute an important alternative to traditional materials used in the automotive and industry.