ALÜMÝNYUM KOMPOZÝTLERÝN ÜRETÝMÝ, KARAKTERÝSTÝK ÖZELLÝKLERÝ VE ENDÜSTRÝYEL UYGULAMALARI

Transkript

1 ALÜMÝNYUM KOMPOZÝTLERÝN ÜRETÝMÝ, KARAKTERÝSTÝK ÖZELLÝKLERÝ VE ENDÜSTRÝYEL UYGULAMALARI Fevzi BEDÝR Süleyman Demirel Üniversitesi, Makine Mühendisliði Bölümü ÖZET Alüminyum metal anayapýlý kmpzitler (Al-MAK) aðýrlýkça hafif, yüksek perfrmansa sahip alüminyum merkezli malzeme sistemleri içinde yer almaktadýr. MAK'larýn mekanik özelliklerini artýrmak amacý ile anayapý içerisine sürekli veya süreksiz yapýda fiberler veya parçacýk takviyesi yapýlabilir. Takviye miktarý hacimsel larak en küçük miktarlardan %70 ranlara kadar çýkabilir. Al-MAK'larýn özellikleri anayapýnýn uygun kmbinasynuna,takviyeye ve farklý üretim yöntemlerine göre çeþitli endüstriyel talepleri karþýlayabilir. Günümüzde farklý yöntemler kullanýlarak birkaç çeþit Al- MAK'lar üretilmektedir. Sn tuz yýldan bu yana, Al-MAK'larýn fiziksel, term-mekanik ve tribljik özellikleri üzerine seramik katký fazýnýn etkisi ile ilgili birçk araþtýrma yapýlmaktadýr. Sn birkaç yýldýr da Al-MAK'lar uzay, savunma, tmtiv ve ýsý gibi teknljik yapý ve fnksiynel uygulamalarda kullanýlmaktadýr. Bu çalýþmada Al-MAK'larýn üretimi, mikryapýsal özellikleri ve endüstriyel uygulamalarý üzerine genel bir deðerlendirme yapýlmýþtýr. Anahtar Kelimeler: Al-MAK, Al-MAK'larýn üretim yöntemleri, mekanik özellikleri, endüstriyel uygulama alanlarý ABSTRACT Aluminium matrix cmpsites (AMCs) refer t the class f light weight high perfrmance aluminium centric material systems. The reinfrcement in AMCs culd be in the frm f cntinuus/discntinuus fibers, whisker r particulates, in vlume fractins ranging frm a few percent t 70%. Prperties f AMCs can be tailred t the demands f different industrial applicatins by suitable cmbinatins f matrix, reinfrcement and prcessing rute. Presently several grades f AMCs are manufactured by different rutes. Three decades f intensive research have prvided a wealth f new scientific knwledge n the intrinsic and extrinsic effects f ceramic reinfrcement vis-à-vis physical, mechanical, therm-mechanical and triblgical prperties f AMCs. In the last few years, AMCs have been utilized in high-tech structural and functinal applicatins including aerspace, defense, autmtive, and thermal management areas. This paper presents an verview f AMC material systems n aspects relating t prcessing, micrstructure, prperties and applicatins. Keywrds: AMCs, prductin methds f AMCs, mechanical prperties, industrial applicatins Giriþ KKmpzit genel larak anayapý içerisinde daðýlým gösteren anayapýdan farklý takviye fazý ile bütünleþmesinden meydana gelen bir malzeme sistemini luþturmaktadýr. Takviyenin özelliði, gemetrisi, daðýlýmý ve farklý takviyelerin tane sýnýr özellikleri malzemenin farklý özellikler göstermesine neden lur[1-4]. Kmpzit malzemeler genel larak anayapýnýn fiziksel veya kimyasal yapýsýna göre plimer esaslý, metal yerleþtirilmiþ yapýdýr ve genel larak SiC, Al2O 3, B4C ve TiC gibi seramik özellikli kuvvetlendirici faz larak görev yapar. Kmpzitin özelliði takviye fazýnýn karakteristik özelliðine ve hacimsel katký ranýna göre deðiþir. Al-MAK'lar diðerlerine göre; yüksek mukavemet, iyileþtirilmiþ rijitlik, daha düþük yðunluk, yüksek sýcaklýk özellikleri, kntrllü ýsýl genleþme katsayýsý, elektriksel özellikleri, iyileþtirilmiþ aþýnma ve abraziv özellikleri, özellikle kütle kntrlü ve iyileþtirilmiþ sönümleme kapasite özellikleri açýsýndan avantajlara esaslý ve seramik esaslý kmpzitler lmak üzere sahiptir[5-8]. Belirtilen avantajlarý daha iyi kullanabilmek sýnýflandýrýlýrlar. Bu çalýþma MAK'lar ve daha çk Al-MAK'lar için deðerlendirme yapýlabilir. Örneðin saf alüminyum, üzerinde yðunlaþýlmýþtýr. Al-MAK'larda anayapýyý ve hacimsel larak %60 a kadar fiber takviyesi ile elastik sistemi luþturan alüminyum/alüminyum alaþýmýdýr. mdülü 70 GPa dan 240 GPa kadar artýrýlabilir. Diðer Diðeri ise alüminyum/alüminyum alaþýmý içerisine taraftan saf alüminyum içine hacimsel larak %60 28

2 alümine fiber takviyesi malzemenin genleþme katsayýsýný daha üstün mekanik özelliklere sahiptir. Kmpzitler 24 ppm/ C den 7 ppm/ C e düþürür. Benzer þekilde Al- iztrpik özellik gösterir ve ekstrüzyn, haddeleme ve %9Si-%20 SiC kmpzitin aþýnma direnci gri dökme dövme iþlemleri gibi ikincil perasynlara maruz demirin özelliliðinden daha iyi labilmektedir. Bütün bu kalabilirler [9]. Þekil 1a'da Al-SiC kmpzitin farklý örnekler göstermektedir ki alüminyum/alüminyum alaþýmý hacimsel takviye miktarýndaki mikryapý resimleri uygun takviye fazlarý ile desteklendiðinde özellikleri iki gösterilmiþtir. veya üç kata kadar iyileþtirilmektedir[9]. Al-MAK malzeme sistemi tek fazlý sistemlere göre Whisker veya Süreksiz Fiber Takviyeli Al-MAK'lar üstün özelliklere sahip lmasýndan dlayý avantajýný Ýhtiva ettiði katký fazý en-by raný 5 den daha büyük krumaktadýr. Al-MAK'larýn kullanýmýnda perfrmans, ve anayapý içerisinde süreksiz bir yapý ihtiva eden eknmiklik ve çevre etkileri açýsýndan önem arz kmpzitlerdir. Alüminyum anayapý kýsa alümine fiber etmektedir. Al-MAK'lar bazý uygulamalarda alüminyum ile kuvvetlendirilmiþ ve genellikle pistnlarda kullanýlan alaþýmlarýnýn, demir alaþýmlarýnýn, titanyum alaþýmlarýnýn en önemli ve bilinen MAK'lardýr. Bu tip kmpzitler ve plimer esaslý kmpzitlerin yerini tutacaðý basýnçlý infilitrasyn yöntemi ile üretilirler. Þekil 1b kýsa düþünülmektedir [10,11]. Geniþ ölçekte Al-MAK'larýn tek fiber takviyeli mikryapýyý göstermektedir. Whisker fazlý malzemelerin yerine tutmasý mühendislik takviyeli kmpzitler veya PM yöntemi ile veya sistemlerinin tekrar gözden geçirilmesi aðýrlýk ve hacimsel kazaným elde edilmesi nedeni ile gerekliliðini infilitrasyn yöntemi ile üretilirler. Whisker takviyeli rtaya kymaktadýr. Bu çalýþmada Al-MAK'larýn üretimi, kmpzitlerin mekanik özellikleri parçacýk takviyeli veya mikryapýsý özellikleri ve endüstriyel uygulamalarý üzerine kýsa fiber takviyeli kmpzitlerle karþýlaþtýrýldýklarýnda bugüne kadar yapýlan çalýþmalar deðerlendirilmiþ ve daha üstündür. Ancak whiskerin MAK'larda takviye yaptýðýmýz çalýþmalarla bütünleþtirilmiþtir. larak kullanýmý sn yýllarda saðlýða verdiði zarardan dlayý yavaþlamýþ ve böylece bu kmpzitlerin ticari Al-MAK Tipleri kullanýmý sýnýrlandýrýlmýþtýr. Kýsa fiber takviyeli MAK'lar Al-MAK'ler ihtiva ettiði takviyeye baðlý larak parçacýk sürekli fiber ve parçacýk takviyeli MAK'lar arasýnda takviyeli, whisker/süreksiz fiber takviyeli ve sürekli fiber özelliklere sahiptir [9]. takviyeli larak sýnýflandýrýlýrlar. Ýlaveten tek tip filament takviyeli Al-MAK'larýn üretim yöntemi diðerlerinden Sürekli Fiber Takviyeli Al-MAK farklýdýr. Bu tip takviyeler alümine, SiC, veya sürekli karbn fiber frmunda bulunurlar. Fiber çaplarý 20 µm den Parçacýk Takviyeli Al-MAK'lar daha küçüktür. Kmpzit üretiminden önce bu fiberler Bu tip kmpzitler genel larak eþ eksenli ve paralel, dkunmuþ veya örülmüþ labilir. %40 kadar nispeten hmjen büyüklükteki seramik parçacýklarý hacimsel fiber ihtiva eden MAK'lar basýnçlý infilitrasyn ihtiva etmektedir. Seramik parçacýklar genel larak ksit, karbür veya br bileþenleri labilir ve yapýsal ve tekniði ile üretilirler. Sn geliþmelerle %60 alümine fiber aþýnmaya dayanýklý uygulamalarda katký miktarý %30 takviyeli sürekli fiber kmpzitler geliþtirilmiþ ve 1500 MPa civarýndadýr. Genelde Al-MAK'lar tz metalürjisi ya da çekme mukavemeti ve 240 GPa elastik mdüle sývý yöntemle üretilebilirler. Parçacýk takviyeli Alile sahiptirler [9]. Bu kmpzitler basýnçlý infilitrasyn yöntemi MAK'larýn üretimi fiber takviyeli kmpzitlere göre daha üretilmektedir. Þekil 1c sürekli fiber takviyeli MAK'leri eknmik lmasýnýn yanýnda fiber takviyeli kmpzitler göstermektedir. 29

3 (a) Al-%30SiC *750[12] (b) Kýsa fiber mrfljisi[13] c) AA6061-%50Al2O3 fiber takviyeli kmpzit numunenin ptik mikrskptaki üç byutlu görünüþü[14]. Þekil 1. Farklý Mrfljiye Sahip Al-MAK'larýn Mikryapý Görünüþleri Al-MAK'larýn Üretim Yöntemleri ile 0.5 arasýnda deðiþebilir. Endüstriyel ölçekte Al-MAK'larýn üretim yöntemleri katý dispersiyn-sertleþmesi etkisi gösterebilir ve genellikle ýsýl üretim yöntemi ve sývý üretim yöntemi larak iki ana iþlem esnasýnda anayapý özelliði üzerinde kuvvetli etkiye gruba ayrýlmaktadýr. sahiptir. Katý üretim Yöntemi Sývý Üretim Yöntemi Alüminyum alaþým tzu ile seramik esaslý kýsa Karýþtýrma Döküm Ýnce ksit parçacýklarý fiber/whisker parçacýk karýþýmý MAK'lar için en bilinen Yöntem seramik parçacýklarýn sývý alüminyum içine üretim tekniðidir. Karýþým kuru ve sývý süspansiyn içinde karýþtýrýlmasý ve karýþýmýn katýlaþmasý sürecini ihtiva yapýlýr. Karýþtýrma iþlemini genellikle sðuk sýkýþtýrma, etmektedir. Burada en önemli lay tz parçacýklarý ile kutulama, gaz tahliyesi ve yüksek sýcaklýkta pekiþtirme, sývý alüminyum arasýnda iyi bir bað luþmasý yani sývý fazýn HIP ve ekstrüzyn iþlemlerinden luþmaktadýr. PM katý fazý ýslatabilmesidir. Bilinen en basit ve ticari larak yöntemi ile üretilmiþ Al-MAK'lar genellikle ksit en çk kullanýlan teknik vrteks veya karýþtýrma parçacýklarý ihtiva eder. Bu takviye fazýnýn hacimsel raný dökümdür. Vrteks tekniði bir karýþtýrýcý yardýmý ile ergimiþ tzun geçmiþine ve üretim yöntemine baðlý larak 0.05 metalin içine seramik parçacýk ilavesi ile yapýlmaktadýr. 30 Mühendis ve Makina Cilt : 47 Sayý: 554

4 Bu yöntem ilk defa Surappa ve Rghati (1881) %5-10 civarýndadýr. Bu tip üretimde kmpzitin tarafýndan Hindistan Bilim Enstitüsünde geliþtirilmiþtir[9]. tamamen güçlendirilmesi bir snraki aþamada Mikryapýsal düzensizlik sývý içerisinde ve katýlaþma saðlanmaktadýr. PY genellikle sürekli fiber takviyeli Alesnasýnda parçacýklarýn belirli bölgelerde yýðýlmasý ve MAK'larýn üretimine uygundur. Fiber arasý mesafeyi tparlanmasý veya birikmesinden kaynaklanabilir. kntrl etmek için fiberler silindirik bir çubuk etrafýna sarýlýr Kmpzit içerisinde katký fazýnýn düzensiz daðýlýmý, ve ana metal bu fiberlerin üzerine püskürtülürler. katýlaþma esnasýnda sývý faz içinde hareketli seramik Böylece tek tip kmpzit luþturulur. Kütle kmpzitler parçacýklar ile sývý fazýn arayüzey etkileþmesi snucu bir tek tip kmpzitlerin sýcak preslenmesi ile luþturulur. prblem teþkil edebilir. Genel larak 5 ile 100 m Fiberin hacimsel raný ve daðýlýmý fiber açýklýðý ve büyüklüðünde seramik parçacýklarýn sývý alüminyum tabakalarýnýn sayýsýna göre kntrl edilebilir. Al-MAK'lar alaþýmý içerisinde katýlýmý %30 kadar lmaktadýr. Sývýyöntemi püskürtme yöntemle üretimi, karýþtýrmalý döküm ile PM parçacýk çamuru katýlaþma tamamlanmadan önce arasýnda bir maliyette lup nispeten pahalý bir direk larak kalýba dökülür veya çamur karýþýmý kütük yöntem deðildir. veya çubuk þeklinde katýlaþtýrýlarak daha snra çamur frmuna gelinceye kadar ýsýtýlýr ve snraki iþlemlerde tekrar kalýplanarak kullanýlabilir. Bu yöntem mikrn altý Seramik Katký Fazýný Al-MAK'larýn Davranýþlarý Üzerine Etkisi çk küçük seramik parçacýklarýn üretiminde uygun %10 ve daha fazla seramik katký fazý Al-MAK'larýn deðildir. davranýþlarýný üretim aþamasýnda, ýsýl iþlem aþamasýnda ve daha snra mamul larak Ýnfilitrasyn Yöntemi kullanýmýnda tamamen deðiþtirebilir. Bu deðiþim Al-MAK'larý üretmek için sývý alüminyum alaþýmý kmpzitin hem mikryapýsý hem de yüzeysel ve sürekli fiberlerin/kýsa fiberlerin veya parçacýklarýn dýþyapýsý ile ilgili özellikleri ihtiva eder. arasýndaki bþluklara infilitre (emdirme) edilir. Katký fazýn karakterine ve hacimsel ranýna baðlý larak vakum veya basýnç altýnda kmpzite infilitre edilir. Mikryapýsý ile Ýlgili Etkiler Mikryapýsal deðiþimler, ýsýl iþlem karakteristikleri ve ýsýl Hacimsel larak %10 dan %70 kadar katký fazlý Algerilmeleri ihtiva eder. Bu deðiþimler esas itibari ile MAK'lar farklý infilitrasyn yöntemi kullanýlarak alüminyum alaþýmlarýnýn fiziksel, mekanik ve tribljik üretilebilirler. Parçanýn bütünlüðünü saðlamak için sýnýrlarýný deðiþtirir ve geniþletir. Seramik parçacýklar, baðlayýcý larak silika ve alümine esaslý karýþýmlarýn kullanýlmasý gereklidir. Ýnfilitrasyn yöntemi ile üretilen kmpzitin içi ile ilgili göze çarpan etkileri þu þekilde Al-MAK'larda katký fazýnýn içinde bir miktar gözenek ve özetlenebilir. daðýlýmlarý genellikle dikkat çeker. Yöntem, parçacýk takviyeli, sürekli fiberli, kýsa fiberli Al-MAK'larýn Al-MAK'larýn Katýlaþmasý üretiminde ldukça yaygýn larak kullanýlmaktadýr. Seramik parçacýklarýn mevcudiyeti alüminyum alaþýmýnýn katýlaþma davranýþlarýný deðiþtirebilir. Seramik Püskürtme Yöntemi (PY) Katký fazlarýnýn enjekte edilerek Al-MAK'larýn katký fazý erimiþ sývýnýn ve ýsýnýn yayýnmasýnda, sývý eriyiðin heterjen çekirdeklenmesini katalize etmede, sývý üretilmesinde PY ldukça geniþ bir þekilde araþtýrýlmýþtýr. eriyiðin akýþ yayýnýmýný sýnýrlanmada ve katý-sývý arayüzey Ancak bu ylla üretim seramik parçacýklarýn hmjen mrfljik kararsýzlýðýn luþmasýnda bir set gibi görev lmayan daðýlýmýný göstermektedir. Gözenek, genellikle yapabilir ( Þekil 2). 31

5 Ýkincil faz Ýkincil faz, dentritik yapý I II III Fiberler arasý mesafe Yerel katýlaþma zamaný Þekil 2. Al-4.5Cu-Alümine Fiber Kmpzitin Fiberler Arasý Bölgede Mikryapý Oluþumu.Birincil Faz Mrfljisi ve Ýkincil Fazýn Daðýlýmý Fiberler Arasý Mesafeye Baðlýdýr. Mikryapýlar Grafik Olarak Üç Durum da Gösterilmektedir. Seramik parçacýklarýn üzerinde luþan birincil fazýn TM Al-Cu-SiC p kmpzitin da sýcaklýðýndaki heterjen çekirdeklenmesi anayapý tane büyüklüðünü azalttýðý iyi bilinir. Ancak tane büyüklükleri parçacýk veya yaþlanma davranýþý döküm veya ektrüze kmpzite göre ldukça farklýdýr. fiberin çapýndan daha büyüktür ve bu durum döküm 6061 alüminyum alaþýmýnýn yaþlanma karakteri alüminyum kmpzitlerde gözlemlenmektedir. fiberlerin varlýðýna göre önemli ölçüde deðiþir. Anayapý tane büyüklüðü katký parçacýklarýndan büyük TiC parçacýklarý 7075 Al alaþýmlarýnýn yaþlanma lmasý gösterir ki fiberler katýlaþma esnasýnda birincil faz çekirdeklenmesi luþturmazlar. Al-4.5Cu'ýn tane büyüklüðü SiC veya alümine fiber tarafýndan etkilenmez. Ancak, gözenekli yapýya sahip TiC kmpzitin sinterlenmesi anayapýnýn tane büyüklüðünü belirli istikamette ve büyüklükte sýnýrlar. Benzer þekilde birincil fazýn heterjen çekirdeklenmesi alümine katkýlý Al-Cu-Ti alaþýmýnda gözlenmektedir[15]. Seramik Fazýn Alüminyum Alaþýmýnýn Yaþlanma Sertleþmesi Davranýþýna Etkisi Alüminyum alaþýmlarýnýn yaþlanma sertleþmesi davranýþý genel larak katký fazý ile deðiþtirilebilir. Bu deðiþim anayapýya, parçacýk büyüklüðüne, mrfljiye, katký fazýnýn hacimsel ranýna ve üretim yöntemine baðlýdýr. Bu deðiþimler þu þekilde sýralanabilir. Al-Cu-Mg anayapýlý kmpzitler takviyesiz alaþýmlara göre daha hýzlý yaþlanma gösterirler. Çökelme sýcaklýðý hacimsel katký fazý artýkça azaldýðý tespit edilmiþtir. kinetiðini geciktirirler. Seramik fazýn birleþmesinden kaynaklanan Al alaþýmlarýnýn yaþlanma karakterindeki bu deðiþimler bir dereceye kadar dislkasyn yðunluðundan kaynaklanmaktadýr. Seramik parçacýk ile Al alaþým anayapý arasýndaki genleþme katsayýsýnýn uyumsuzluðu dislkasyn yðunluðunun artmasýna neden lmaktadýr. Artan bu yðunluk ve snrasýndaki al alaþýmýn yaþlanma davranýþýndaki deðiþimler katký fazýnýn kmpzitin içyapýsý ile ilgili etkisi açýsýndan önemlidir[16-18] Artýk termal Gerilmeler Al-MAK'ler genellikle 500 C den daha fazla üretim sýcaklýklarýna maruz kalýrlar ve sðuma esnasýnda büyük ýsýl gerilmelere maruz kalýrlar. Isýl gerilmelerin büyüklüðü katký fazýna, hacimsel ranýna ve tane büyüklüðüne baðlýdýr. Örneðin, Al-%30SiC p kmpzitlerde ýsýl 32

6 gerilmeler 200 MPa dan daha büyüktür. Al-MAK'larýn mekanik özellikleri ýsýl gerilmelerden tamamýyla etkilenir. Katký fazýnýn neden lduðu artýk gerilmeler kmpzitin yrulma ve çatlama özelliklerini etkiler. Katký Fazýnýn Dýþyapýya Etkileri Pin-n disk deney sistemi ile sertleþtirilmiþ çeliðe karþý yapýlan deneylerde kmpzitin aþýnma direncini katký fazý ile önemli ölçüde artar. Bu ayný zamanda seramik fazýn mikryapýya etkileri ile de ilgilidir. Sn yýllarda SiC p paçacýklarýn dýþ etkisi Al-MAK'dan mamul fren pabuç- fren disk çifti için faydalý larak kullanýlýr. Al-MAK' fren pabucu fren diski üzerinde kayarken temas bölgelerinde ikili tribljik ara yüzey tabakalarý luþtururlar. Böylece ara yüzey tabakalarý diskin aþýnma direncini daha fazla artýrýr. Ýkili tabaka ksit karýþýmý ihtiva ediyrsa kayma esnasýnda pabuçtan Al-MAK fren diskine dðru malzeme transferi meydana gelir. Malzeme transferi ve Al-MAK'lar birçk uygulama alanlarýnda yüksek teknljik malzemeler larak kullanýlmaktadýr. Al-MAK'lar kullanýmda, ömür, yüksek verimlilik, enerji kazanýmý, düþük bakým maliyeti, düþük gürültü seviyesi, çevreye daha az emisyn ve kirlilik, gibi faydalar saðlar. Al- MAK'larýn mühendislik uygulamalarda canlýlýðýný krumaktadýr. Whisker/parçacýk/kýsa fiber/sürekli fiber gibi farklý takviye maddelerine sahip lan katý veya sývý üretim yöntemi ile üretilen Al-MAK'lar birçk pratik uygulamalar için bir kullanýlmaya uygundur. Farklý tip Al-MAK'larýn birkaç yeni ve canlý uygulamalarý þu þekilde verilebilir. Endüstriyel kullanýmda parçacýk katkýlý Al-MAK'lar büyük bir miktarý luþturur. Parçacýk katkýlý Al-MAK'lar endüstriyel seviyede TM karýþtýrma döküm, ergitme infilitrasyn, püskürtme, dðal üretim yöntemleri ile üretilmektedir. SiC, Al O, TiC, TiB, B C seramik tribljik tabaka çitlerinin luþumu SiCp etkisi ile parçacýklarý katký faz larak kullanýlýr. Parçacýk katkýlý Alluþmaktadýr. Böylece tribljik tabaka luþumu SiC'ün dýþyapýya etkisi lmaktadýr. Þekil 3a'da tmbil fren pabucunun disk yüzeyi ile luþturduðu tribljik tabaka çifti görülmektedir. Þekil 3b ise Al-MAK', Al-Si alaþýmý ve dökme demirin fren diski larak çizilmiþ aþýnma ranlarý MAK'lar tmtiv, uzay, mekanik ve ýsýl parçalarda baþarýlý larak kullanýlmaktadýr. Parçacýk katkýlý Al-MAK fren rtrlarý ve kampanalar döküm yöntemi ile üretilmektedir. Al-Mg ve Al-Si anayapýlý kmpzitler hem SiC hem de Al O parçacýk katkýsý ile en az %20 hacimsel görülmektedir. Þekil 3a ve b, ulaþým sistemlerinde hafif 2 3 fren disk malzemesi larak Al-MAK'larýn kullanýmýnda önemli bir ptansiyel lduðunu gösterir [9]. Al-MAK'larýn Endüstriyel Uygulamalarý Parçacýk Katkýlý Al-MAK'lar randa takviye edilir. Birçk tmbilin fren elemanlarýnda kullanýlmaktadýr (Þekil 4)[19] Al-13Si alaþýmý Al-9Si-%20SiC kmpzit Dökme demir -3 3 Aþýnm a miktarý (10 mm /m ) Kayma hýzý Þekil 3. Al-MAK Disk ile Fren Pabucu Arasýnda Oluþan Tribljik Yaðlama Çifti, Fren Pabucuna Karþýlýk Takviyesiz Al Alaþýmý, Al-SiC Kmpzit, Dökme Demir 33

7 Þekil 4. Al-MAK'lardan Mamul Otmbil Fren Elemanlarý[20] Parçacýk katkýlý Al-MAK'lar helikpterlerin pervane kanat kllarýnda, uçuþ kntrl hidrlik manifltlar %40 SiC katkýlý kmpzitlerde üretilmekte ve baþarýlý bir þekilde kullanýlmaktadýr. En büyük taneli ve hacimsel katkýlý kmpzitler tren ve arabalarýn fren sistemlerinde kullanýlmaktadýr. Al-MAK fren diskleri genellikle Avrupa demir yllarýnda kullanýlmaktadýr. Amerika'da ise bazý Þekil 5. Fiber Takviyeli Al-MAK Silindir Gömleði[20] Sürekli Fiber Takviyeli Al-MAK'lar özel ylcu arabalarýnda kullanýlmaktadýr. Avrupa'nýn en Karbn fiber takviyeli Al-MAK'lar Hubble Uzay büyük tmbil üretici firmasý 2004'e kadar Al-MAK' disk Te l e s k p u n u n a n t e n d a l g a k ý l a v u z u l a r a k frenler sürmeyi planlamaktadýr. Ptansiyel larak kullanýlmaktadýr. Burada kmpzit yüksek byutsal tmbil uygulamalarýnda valflar, krank mili, diþli hassasiyet, yüksek ýsý ve elektrik iletkenliði göstermektedir. parçalarý ve süspansiyn kllarý bulunmaktadýr Al-Brn fiber kmpzitler uzay mekiðinin ana karg bölümlerde destek larak kullanýlmaktadýr (Þekil6). Whisker ve Kýsa fiber Takviyeli Al-MAK'lar Seramik whiskerlerin elle taþýnmasý ile ilgili larak çk büyük saðlýk riskleri luþturduðundan bu tip kmpzitlerin üretimini sýnýrlamýþtýr. Ancak güvenli ölçümlerle SiC whisker'li Al-MAK'lar geliþmiþ askeri tanklarda ayak paleti larak kullanýlmakta ve üretilmektedir. Bu þekilde tankýn aðýrlýðýný azaltmada önemli rl ynamaktadýr. Kýsa fiber takviyeli AlMAK'lar pistn ve silindir uygulamalarýnda kullanýlmaktadýr. Þekil 5'te Al-MAK kmpzit silindir gömleði karbn ve Al2O3 fiber takviyeleri ergimiþ Al anayapý içerisine emdirilerek rta basýnçlý döküm yöntemi üretilmektedir. 34 Þekil 6. Al-Brn Fiber Takviyeli Al-MAK Destekler[20] Mühendis ve Makina Cilt : 47 Sayý: 554

8 Hatta sn zamanlarda alümine fiber takviyeli Al- MAK'lar geliþtirmiþtir. Fiber takviyeli Al-MAK'lar çelikle karþýlaþtýrdýklarýnda yðunluðu yarýsýndan az lmasýna raðmen eþit dayanýmda kmpzitler üretilmektedir. Hatta mukavemeti 300 C ve üstünde çelikle eþit lmaktadýr. Kmpzitler çeliðe göre dört kat ve saf alüminyumun göre yarý elektrik iletkenlik özelliðine sahiptir. Snuç Cmpsites, Jurnal f Materials Prcessing Technlgy Vlume 166, Issue 2, (2005), Pages Llyd DJ. Particle Reinfrced Aluminium and Magnesium Matrix Cmpsites. Internatinal Materials Reviews 1994;39(1): Prasad SV, Rhatgi PK. Triblgical Prperties f Al Ally Particle Cmpsite. J. Metall 1987;39(11): Pan YM, Fine ME, Chang HS. Wear Mechanism f Aluminium Based Meal Matrix Cmpsite Under Rlling And Sliding Cntractin In Technlgy f Cmpsite Materials.In: Rthagi PK, Ian PJB, Yune CS Editrs, ASM Internatinal 1990; F.Bedir, B.Ögel, "SiCp Katkýlý Al Kmpzitlerin Sertlik, Mikryapý ce Aþýnma Özelliklerinin Ýncelenmesi", 11. Internatinal Cnference n Machine desing and Prductin, (UMTÝK 2004), Aluminyum kmpzitler aðýrlýkça hafif lmasýnýn Cnference prceedings, , Antalya-TURKEY yanýnda yüksek perfrmansa sahip lmasýndan dlayý 9. K Surappa, Aluminium Matrix Cmpsites: Challenges and sn yýllarda endüstriyel uygulamalarda ilgi çekmektedir. Opprtunities, Sadhana, Academy Prceedings in Engineering Sciences, Printed in India, Vl. 28, Parts 1 & 2, Yüksek teknljik malzeme larak kullanýlan Al-MAK'lar February/April 2003, pp ömür, yüksek verimlilik, enerji kazanýmý düþük bakým maliyeti, düþük gürültü seviyesi, çevreye daha az emisyn ve kirlilik, gibi faydalar saðlar. Bu nedenle Al- MAK'lar mühendislik uygulamalarda canlýlýðýný krumaktadýr. Al-MAK'lar ihtiva ettiði takviyeye baðlý larak Develpments in Particulate and Shrt Fibre Cmpsites in New Light Allys. AGARD Lecture Series 1990;144: Christman T, Needleman A, Suresh S. An Experimental and Numerical Study f Defrmatin in Metal-Ceramic Cmpsites. Acta Metall 1989;37: Köksal,F., "Al-Cu-SiC ve Al-Cu-B4C Kmpzitlerin Sýcak Presleme Yöntemi Ýle Üretimi ve Aþýma Özelliklerinin Araþtýrýlmasý", karakteristik özellikleri deðiþmektedir. Genelde Al-MAK'lar Danýþman:F.Bedir., S.D.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü, tz metalurjisi ya da sývý yöntemle üretilebilirler. Parçacýk takviyeli Al-MAK'larýn üretimi fiber takviyeli kmpzitlere göre daha eknmik lmasýnýn yanýnda fiber takviyeli kmpzitler daha üstün mekanik özelliklere sahiptir. Fiber takviyeli Al-MAK'lar çelikle karþýlaþtýrdýklarýnda yðunluðu yarýsýndan az lmasýna raðmen eþit dayanýmda kmpzitler üretilmektedir. Hatta mukavemeti 300 C ve üstünde çelikle eþit lmaktadýr. Kmpzitler iztrpik özellik gösterir ve ekstrüzyn, haddeleme ve dövme iþlemleri gibi ikincil perasynlara maruz kalabilirler. Kaynakça 1. Bedir,F., Ögel,B., 2000, "TiC ve SiC Katkýlý Kmpzitlerin Azt Atmsferi Altýnda Sýcak Preslenmesi", Uluslararasý Met. Malz. Kng.Bildiri Kitabý, c3, 1713, Ýstanbul. 2. ASM, Metal Handbk, Vl. 2 ( T.W. Clyne and P.J. Withers, An Intrductin t Metal Matrix Cmpsites, Cambridge University Press(1995) pp C.G. Kang, J.H. Lee, S.W. Yun, J.K. Oh, An Estimatin f Three-Dimensinal Finite Element Crystal Gemetry Mdel Fr The Strength Predictin f Particle-Reinfrced Metal Matrix 10. Harris SJ. 13. H.X Peng, Z.Fan.,D.S.Mudher, J.R.G.Evans., Micrstructures and Mechanical Prperties Engineered Shrt Fibre Reinfrced Aluminium Matrix Cmpsites, Matrial Science and Engineering,A335(2002) C.M.Cady, G.T.Gray III, 15. Asthana,R., (1998), Slidificatin Prcessing f Reinfrced Metal (Trans Tech. Publ.). 16. Surappa,M.K., Rhatgi, P.K., Pepaperatin and Prperties f Alüninium Ally Ceramic Particle Cmpsites, Jurnal f Material Science, 1981, v 16, pp Salvadr MD, Amigó V, Martinez N, Busquets DJ. Micrstructure and mechanical behaviur f AlSiMg allys reinfrced with TiAl Intermetallics. Jurnal f Materials Prcessing Technlgy 2003; : Das T, Munre PR, Bandypadhyay S. Effect f Al2O3 Particulates n the Precipitatin Behaviur f 6061 Aluminium-Matrix Cmpsites. Jurnal f Materials Science 1996;31(20): ASM Handbk, v21, Cmpsites, ASM Internatinal, Printed in USA, Assessment f Metal Matrix Cmpsites, Applicatins, Influence f Strain Raten the Defrmatin and Fracture Respnse f a 6061-T6 Al-50 vl.% Al2O3 Cntinuus-Reinfrced Cmpsite, Material Science and Engineering, A298,(2001),