TOZ METALURJİSİ YÖNTEMİYLE ÜRETİLEN AlSi7 KÖPÜKLERİN DÜŞÜK HIZLI DARBE ENERJİLERİ ALTINDA PENETRASYON DAVRANIŞININ İNCELENMESİ



Benzer belgeler
Halil Karakoç a, Hanifi Çinici b,ramazan Çıtak c

MAMTEK 2001 II. MAKİNE MALZEMESİ VE İMALAT TEKNOLOJİSİ SEMPOZYUMU 7-9 Kasım 2001 Celal Bayar Üniversitesi, Manisa

Alüminyum Köpük Üretiminde Ön Sinterleme ve Köpürtme Sıcaklığının Etkisi

Al 2 O 3 İLAVESİNİN ALÜMİNYUM ve ALUMİX 231 ESASLI METALİK KÖPÜĞÜN KÖPÜRME ÖZELLİKLERİNE ETKİSİ

ALÜMİNYUM METALİK KÖPÜK İHTİVA EDEN SANDVİÇ YAPILARIN MAYIN PATLAMASI YÜKLERİNE KARŞI DAVRANIŞININ SAYISAL YÖNTEMLERLE İNCELENMESİ

ÖZGEÇMİŞ VE YAYINLAR

T.C. TRAKYA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ AŞIRI PLASTİK DEFORMASYON METOTLARININ ALÜMİNYUM ALAŞIMLARININ MEKANİK ÖZELLİKLERİNE ETKİSİ

Prof.Dr.İrfan AY. Arş.Gör.T.Kerem DEMİRCİOĞLU. Öğr. Murat BOZKURT. Balıkesir

DOKUMA BAZALT-CAM VE FINDIK KABUĞU TAKVİYELİ POLİMER KOMPOZİTLERİNİN EĞİLME DAYANIMI VE ISI GEÇİRGENLİKLERİNİN İNCELENMESİ

KADEMELENDİRİLMİŞ KÖPÜK MALZEMELERİN SANDVİÇ KİRİŞİN DARBE DAVRANIŞINA ETKİSİ

CES SELECTOR EXERCISES EXERCISE -1-

= σ ε = Elastiklik sınırı: Elastik şekil değişiminin görüldüğü en yüksek gerilme değerine denir.

BALİSTİK ÇARPMA ETKİSİNİN SONLU ELEMANLAR YÖNTEMİYLE İNCELENMESİ

Derin Çekme İşlemi Üzerine Kalıp Geometrisinin Etkisinin Sonlu Elemanlar Analizi

PETEK YAPILI SANDVİÇ YAPILARDA KÖPÜK DOLGUNUN KRİTİK BURKULMA YÜKÜNE ETKİSİNİN SAYISAL OLARAK TESPİTİ

MALZEME BİLGİSİ DERS 7 DR. FATİH AY. fatihay@fatihay.net

BURULMA DENEYİ 2. TANIMLAMALAR:

1. YARIYIL / SEMESTER 1

SiC-VISKIR/ALÜMİNYUM KOMPOZİT KÖPÜKLERİN HAZIRLANMASI VE MEKANİK ÖZELLİKLERİNİN BELİRLENMESİ

BURULMA DENEYİ 2. TANIMLAMALAR:

Güçlendirme Alternatiflerinin Doğrusal Olmayan Analitik Yöntemlerle İrdelenmesi

İYC MADENCİLİK SAN. VE TİC. LTD. ŞTİ. NE AİT MUĞLA - FETHİYE YÖRESİ BEJ TÜRÜ KİREÇTAŞININ FİZİKO-MEKANİK ANALİZ RAPORU

MEKATRONĐK EĞĐTĐMĐNDE LABORATUAR UYGULAMALARINDA KULLANILMAK ÜZERE MASAÜSTÜ ÇEKME CĐHAZI TASARIMI

ÇİNKO KATKILI ANTİBAKTERİYEL ÖZELLİKTE HİDROKSİAPATİT ÜRETİMİ VE KARAKTERİZASYONU

TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

THE EFFECT OF SINTERING PERIOD ON THE WEAR RESISTANCE OF AlMgSi-SiC P COMPOSITES PRODUCED BY POWDER METALLURGY METHOD

ALSİ7 KÖPÜKLERİN GÖZENEK MORFOLOJİSİ ÜZERİNE B 4 C İLAVESİNİN ETKİSİ

Arş. Gör Mehmet AYVAZ

KARBON ELYAF TAKVİYELİ POLİAMİT 6 KARMALARIN ISIL VE MEKANİK ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ

DÖRTGEN DELİKLİ KOMPOZİT LEVHALARDA ELASTO- PLASTİK GERİLME ANALİZİ

ÇEVRESEL TEST HİZMETLERİ 2.ENVIRONMENTAL TESTS

Metal Hidrür Reaktörlerde Hidrojen Şarj Basıncının Depolanan Hidrojen Kütlesine Etkisinin Deneysel Olarak İncelenmesi

Öğrenim Durumu. Verdiği Dersler. İdari Görevler

Malzemenin Mekanik Özellikleri

BOR KATKILI HİDROKSİAPATİT ÜRETİMİ VE KARAKTERİZASYONU

ÇELİK LİFLERİN TAZE BETON ÖZELLİKLERİNE ETKİSİ EFFECT OF STEEL FIBERS ON FRESH CONCRETE PROPERTIES


MALZEME BİLİMİ Güz Yarıyılı Kocaeli Üniversitesi Ford Otosan Ġhsaniye Otomotiv MYO. Yrd. Doç. Dr. Egemen Avcu

Mert KILINÇ, Göknur BAYRAM. Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Kimya Mühendisliği Bölümü, 06531, ANKARA ÖZET

Calacatta Oro

2. Amaç: Çekme testi yapılarak malzemenin elastiklik modülünün bulunması

TABAKALI KOMPOZİT PLAKALARIN YARI STATİK PENETRASYON YÜKLERİ ALTINDAKİ DAVRANIŞLARININ ARAŞTIRILMASI

İleri Teknoloji Bilimleri Dergisi Journal of Advanced Technology Sciences ISSN:

Kişilik, enerjiyi yönetebilme ve verimli kullanabilme kabiliyetinin bir göstergesidir. (A. Midilli)

Çift Fazlı Paslanmaz Çeliklerde Yaşlandırma Koşullarının Mikroyapı Özellikleri Üzerindeki Etkisinin İncelenmesi

BASMA DENEYİ MALZEME MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ. 1. Basma Deneyinin Amacı

ÖZGEÇMİŞ VE YAYINLAR

C6 Mugla White

C5 Mugla White

Ergitme Yöntemi İle Üretilen Alüminyum Köpüklerde Değişik Oranlarda SiC ve Al 2 O 3 İlavesinin Köpürme Üzerindeki Etkisi

TiC-Co Esaslı Çizici Kalem Karakterizasyonu

BALİSTİK PENETRASYON BENZETİMLERİNDE JOHNSON-COOK MALZEME MODELİ SABİTLERİNİN ETKİSİNİN İNCELENMESİ

ORTAGONAL KESME İŞLEMİNDE KESİCİ TAKIM KAPLAMA MALZEMESİNİN TALAŞ KAYMA AÇISI ÜZERİNDEKİ ETKİSİNİN MODELLENMESİ

Cam Elyaf Takviyeli Kompozitlerin Düşük Hızlı Darbe Davranışlarının Nümerik Analizi

Yrd. Doç. Dr. Tolga DEMİRCAN. Akışkanlar dinamiğinde deneysel yöntemler

Deneyin Amacı Çekme deneyinin incelenmesi ve metalik bir malzemeye ait çekme deneyinin yapılması.

Kompozit Malzemeler Metal Matrisli Kompozitler

BÜTÜNLEŞİK ALÜMİNYUM KÖPÜKLERİN DÖKÜM YÖNTEMLERİ İLE ÜRETİMİ Ahmet GÜNER*, Mustafa M. ARIKAN*, Niyazi ERUSLU**

B 4 C /Al KOMPOZİTLERİN TAKVİYE HACİM ORANINA BAĞLI OLARAK ABRASİF AŞINMA DAVRANIŞLARININ İNCELENMESİ

FONKSİYONEL KADEMELENDİRİLMİŞ DAİRESEL PLAKALARIN KATMAN YAPISININ DÜŞÜK HIZLI DARBE DAVRANIŞINA ETKİSİ

TOA06 SÜRÜKLENME KANALLI TAŞKIN YATAKLARDA MİNİMUM TAŞKINLAŞMA HIZININ BELİRLENMESİ

Tozların Şekillendirilmesi ve Sinterleme Yrd. Doç. Dr. Rıdvan YAMANOĞLU

Doç.Dr. Tarık Aydoğmuş

DEÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ FEN ve MÜHENDİSLİK DERGİSİ Cilt: 6 Sayı: 2 s Mayıs 2004

AISI 303 OSTENİTİK PASLANMAZ ÇELİKLERİN İŞLENMESİNDE KESME HIZI VE İLERLEMENİN TALAŞ BİÇİMİNE ETKİSİ

TAHRİBATLI MALZEME MUAYENESİ DENEYİ

KOCAELİ ÜNİVERSİTESİ Ford Otosan İhsaniye Otomotiv MYO

MALZEME BİLİMİ. Mekanik Özellikler ve Davranışlar. Doç. Dr. Özkan ÖZDEMİR. (DERS NOTLARı) Bölüm 5.

MUSTAFA BOZ (370) (533)

ÖZGEÇMİŞ. Derece Alan Üniversite Yıl

HACETTEPE ÜNİVERSİTESİ. Fen Bilimleri Enstitüsü. Makina Mühendisliği Bölümü. Yüksek Lisans Programı Kılavuzu

Yrd. Doç. Dr. SELDA KAYRAL

FARKLI ÇELİKLERE UYGULANAN DEĞİŞEN ISITMA HIZLARININ MEKANİK ÖZELLİKLERE ETKİSİNİN İNCELENMESİ

MALZEMELERİN MEKANİK ÖZELLİKLERİ

BETONARME KESİT DAVRANIŞINDA EKSENEL YÜK, MALZEME MODELİ VE SARGI DONATISI ORANININ ETKİSİ

Yrd. Doç. Dr. SELDA KAYRAL

1.SINIF 1. DÖNEM DERS MÜFREDATI

TUĞLA MASSESİ ÖĞÜTME DURUMUNUN ÜRÜN TEKNİK ÖZELLİKLERİ ÜZERİNDEKİ ETKİLERİNİN ARAŞTIRILMASI

I*, FIRAT KAFKAS**, ÇET

BURSA TEKNİK ÜNİVERSİTESİ DOĞA BİLİMLERİ, MİMARLIK VE MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ 3 NOKTA EĞME DENEYİ FÖYÜ

Şekil Çekmeye veya basmaya çalışan kademeli milin teorik çentik faktörü kt

Uğur Aybarç, Hakan Yavuz, Derya Dışpınar, Mehmet Özgür Seydibeyoğlu (CMS Jant, İstanbul Üniversitesi, İzmir Katip Çelebi Üniversitesi)

1. Giriş 2. Yayınma Mekanizmaları 3. Kararlı Karasız Yayınma 4. Yayınmayı etkileyen faktörler 5. Yarı iletkenlerde yayınma 6. Diğer yayınma yolları

İÇİNDEKİLER BÖLÜM 1 BÖLÜM 2

SÜLEYMAN DEMİREL ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ- YAPI MALZEMELERİ LABORATUARI. Kemal Tuşat YÜCEL

KOCAELİ ÜNİVERSİTESİ FORD OTOSAN İHSANİYE OTOMOTİV MYO YÜZEY İŞLEMLERİ AR-GE LABORATUVARI

AKM 205-BÖLÜM 2-UYGULAMA SORU VE ÇÖZÜMLERİ

GRANÜL BOYUT DAĞILIMININ GRANİT KARO ÜRÜN ÖZELLİKLERİNE ETKİSİ. Z.Bayer 1,3, N.Ay 1, N.Erginel 2

ALÜMİNYUM PLAKALAR İLE TAKVİYELENDİRİLMİŞ ALÜMİNYUM BAL PETEĞİ SANDVİÇ YAPILARIN DÜŞÜK HIZLI DARBE DAVRANIŞLARININ İNCELENMESİ

KOCAELİ ÜNİVERSİTESİ FORD OTOSAN İHSANİYE OTOMOTİV MYO YÜZEY İŞLEMLERİ AR-GE LABORATUVARI

Yusuf Er Gazi Teknik ve Endüstri Meslek Lisesi Metalürji Eğitimi Bölümü Elazığ, Türkiye

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MALZEME BİLİMİ VE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ PROGRAMI

DALGA YAYILMASI Sonsuz Uzun Bir Çubuktaki Boyuna Dalgalar SıkıĢma modülü M={(1- )/[(1+ )(1-2

ELYAF TAKVİYELİ KOMPOZİT MALZEMELER İÇİN MİKROMEKANİK ESASLI KIRIM KISTASI EMRE FIRLAR KAAN BİLGE MELİH PAPİLA 0º 90º 90º 0º

YAY TAKVİYELİ PLASTİK DİŞLİLERİN YORULMA ÖZELLİKLERİ

KIRIK YÜZEYLERİN İNCELENMESİ

MEKANİK TEST LABORATUVARI

ÖZGEÇMĠġ VE ESERLER LĠSTESĠ

Yığma yapı elemanları ve bu elemanlardan temel taşıyıcı olan yığma duvarlar ve malzeme karakteristiklerinin araştırılması

Doç. Dr. Buket OKUTAN BABA

Transkript:

Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Der. Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University Cilt 29, No 2, 395-400, 2014 Vol 29, No 2, 395-400, 2014 TOZ METALURJİSİ YÖNTEMİYLE ÜRETİLEN AlSi7 KÖPÜKLERİN DÜŞÜK HIZLI DARBE ENERJİLERİ ALTINDA PENETRASYON DAVRANIŞININ İNCELENMESİ *Henifi ÇİNİCİ, **Uğur GÖKMEN, ***Arif UZUN, ****Halil KARAKOÇ, *****Ceren GÖDE, *Mehmet TÜRKER *Gazi Ü. Teknoloji Fakültesi Metalurji ve Malzeme Müh. Beşevler, ANKARA **Gazi Ü. Atatürk Meslek Yüksekokulu Çubuk, ANKARA ***Kastamonu Ü. Cide Rıfat Ilgaz Meslek Yüksekokulu Cide, KASTAMONU ****Hacettepe Ü. Hacettepe Ankara Sanayi Odası 1.OSB Meslek YüksekOkulu, ANKARA *****Pamukkale Ü. Denizli Teknik Bilimler Meslek Yüksekokulu, DENİZLİ hcinici@gazi.edu.tr, ugurgokmen@gazi.edu.tr, auzun@kastamonu.edu.tr, halil.karakoc@hacettepe.edu.tr, cgode75@gmail.com, mturker@gazi.edu.tr (Geliş/Received: 21.12.2012; Kabul/Accepted: 15.05.2014) ÖZET Bu çalışmada AlSi7 köpüklerin düşük hızlı darbe enerjileri altındaki penetrasyon davranışları incelenmiştir. Bu amaçla toz metalurjisi yöntemi ile üretilen 55x55x20 mm boyutlarında Al köpüklere ağırlık düşürme test cihazı kullanarak farklı hızlarda (1,2-3 ms -1 ) darbeler uygulanmıştır. Bir numune üzerinde delinme meydana gelene kadar yapılan darbe testleri ile saplanma ve delinme darbe davranışları incelenmiştir. Darbe sonrası numunelerin içyapılarında meydana gelen değişiklikler makro boyutta incelenmiştir. Anahtar kelimeler: Darbe enerjisi, alüminyum köpük, toz metalurjisi INVESTIGATION OF THE PENETRATION BEHAVIOR OF AlSi7 FOAM, PRODUCED BY POWDER METALLURGY METHOD, UNDER LOW-VELOCITY IMPACT ENERGIES ABSTRACT In this study, the impact behaviors of AlSi7 foams under low-velocity impact energies were investigated. The low-velocity impacts (1,2-3 ms -1 ) were applied to the samples with 55x55x20 mm dimensions using the weight drop test machine. The impact tests were performed until perforation took place on a sample and so penetration and perforation impact behavior were analyzed. The changes in the internal structures of the samples after the impact were observed in the macro level. Keywords: Impact energy, aluminum foam, powder metallurgy 1. GİRİŞ (INTRODUCTION) Metalik köpükler, yapısal sandviç paneller ve enerji sönümleme araçları için potansiyel malzemelerdir. Bu malzemeler hava ve uzay araçlarında, otomobillerde hatta biyomedikal protez uygulamalarında bile kullanılabilmektedir [1]. Özellikle enerji absorbe özelliği ele alındığında, otomobil ve trenlerde çarpışma ihtimali yüksek bölgelerdeki maksimum çarpma enerjisi dağıtılarak deformasyonu kontrol etmek mümkün olabilir [2]. Spesifik bir uygulama alanı olarak, Al esaslı metalik köpüğün darbe emme özelliği sebebi ile integral zırh malzemesi üretiminde kullanılması konusunda yoğun çalışmalar yapılmaktadır. Alüminyum köpüğün gözenekli yapısı gerilme dalgalarını dağıtır ve ince dalgalar olarak hareket ettirir [3]. Metal matrisli köpükler, üretim teknolojilerinin geliştirilmesi ile şu an çok daha düşük maliyetle elde edilebilmektedir. Bu gelişmelere bağlı olarak metalik köpüklerin morfolojik ve mikro yapısal özellikleri ile ilgili mekanik davranışların belirlenmesine yönelik önemli çalışmalar mevcuttur

H.Çinici ve ark. [1, 4-8]. Alüminyum köpüklerin düşük ve yüksek darbe yükleri altında enerji sönümleme kapasitelerini incelemek amacıyla farklı çalışmalar yapılmıştır [9-11]. Örneğin metalik köpüklerin statik girinti ve penetrasyon özelliklerinin belirlenmesi üzerine yapılan çalışmalarda köpüğün yalnızca delici ucun temas ettiği bölgede plastik deformasyona uğradığı belirtilmiştir [8, 12]. Ramachandra ve Li tarafından yapılan çalışmalarda penetrasyon direncinin 10 m/s den daha büyük hızlarda artığı belirtilmiştir [13, 14]. Lua ve arkadaşları darbe hızının absorbe edilen toplam enerji ve bölgesel deformasyon üzerinde etkili olduğunu belirtmiştir [15]. Kumar ve arkadaşları küresel ve düz uçlu deliciler kullanarak köpüğün enerji sönümleme ve bölgesel hasar direncini belirlemeyi amaçlamıştır [16]. Peroni ve arkadaşları yaptıkları çalışmada iki farklı yoğunluğa sahip (150 kg/m 3 ve 300 kg/m 3 ) kapalı hücreli Al köpüğe SHPB (Split Hopkinson Pressure Bar) tekniği uygulayarak gerilme oranının yoğunluğa bağlı değişimini incelemişlerdir. Araştırmacılar uygulanan gerinim hassasiyetinin yoğunluktan bağımsız değerlendirilemeyeceğini bildirmiştir [17]. Bu çalışmada düşük darbe hızlarında (< 10 ms -1 ) alüminyum köpüğün penetrasyon davranışı incelenmiştir. Toz metalurjisi yöntemi ile üretilen AlSi7 esaslı kapalı gözenekli köpüklere ağırlık düşürme test cihazı kullanarak farklı hızlarda (1,2-3 ms -1 ) darbeler uygulanmıştır. Numune üzerinde delinme meydana gelene kadar yapılan darbe testleri ile saplanma ve delinme darbe davranışları incelenmiştir. Darbe sonrası numunelerin içyapılarında meydana gelen değişiklikler makro boyutta incelenmiştir. 2. DENEYSEL ÇALIŞMA VE METODOLOJİ (EXPERIMENTAL AND METHODOLOGY) 2.1. Deney Numuneleri (Materials) Yapılan çalışmada toz metalurjisi yöntemi ve ikincil işlemler (ekstrüzyon, haddeleme) kullanılarak Al matrisli metalik köpükler üretilmiştir. Matris malzemesi olarak Ecka Granules firması tarafından üretilen % 99,9 saflıktaki saf Al tozu, Sigma Aldrich firması tarafından üretilen Si tozu ve köpürtücü madde olarak üretilen % 98 saflıktaki TiH 2 tozu kullanılmıştır. Kullanılan tozların fiziksel özellikleri Tablo 1 de verilmiştir. 2.2. Metod (Methodology) 2.2.1 Alüminyum köpük üretimi (Production of Aluminum Foam) Al tozuna % 7 oranında Si ve % 0,8 oranında TiH 2 tozları eklenerek, üç boyutlu turbula marka T2F tipi karıştırıcıda karıştırılmıştır. Karışım tozlar, kalıp içerisinde 600 MPa basınç altında tek yönlü preslenerek ham yoğunlukta silindirik blok numuneler üretilmiştir. Elde edilen blok numuneler Protherm marka fırın içerisinde ön ısıtma amacı ile 500 o C sıcaklıkta tutulduktan sonra ekstrüzyon ve haddeleme işlemlerine tabi tutularak köpürtme öncesi preform numuneler haline getirilmiştir. Üretilen Al matrisli kompozit köpüklerde köpürtme sıcaklığının gözenek morfolojilerine etkilerini incelemek ve uygun köpürtme sıcaklığını tespit etmek amacıyla farklı sıcaklıklarda pilot deneyler yapılmıştır. Yapılan pilot deneylerde literatüre [18] paralel olarak 5 farklı köpürtme sıcaklığı belirlenmiştir (Tablo 2). Köpürtme sıcaklığının gözenek morfolojisine ve elde edilen köpük numunenin yoğunluğuna etkilerini belirlemek amacıyla Tablo 2 de belirtilen köpürtme sıcaklıkları preform numunelere uygulanmıştır. AlSi7 karışımı için uygun köpürtme sıcaklığı 710 C olarak belirlenmiştir. Köpürtme işlemleri 10 o C/dk ısıtma hızına sahip SFL marka Mufle tipi fırın içerisinde koruyucu atmosfer kullanılmadan gerçekleştirilmiştir. Köpürtme işlemi 55x55x20 mm boyutlarında kalıp içerisinde yapılmıştır. Tablo 1. Deneylerde kullanılan tozların fiziksel özellikleri ve üretim yöntemleri (Physical properties and production methods of powders experimented) Toz Malzeme Alüminyum Si Üretim yöntemi Ergime sıcaklığı ( o C) Fiziksel Özellikler Yoğunluk (g/cm 3 ) Toz Boyutu (m) Gaz atomizasyon 660 2,7 <160 Gaz atomizasyon 1410 2,34 <10 TiH2 --- <400 3,91 <45 396 Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Der. Cilt 29, No 2, 2014

H.Çinici ve ark. Tablo 2. Köpürtme sıcaklıkları (Foaming Temperature) Matris Malzemesi Köpürtme Sıcaklığı ( o C) olarak meydana gelen gözenek duvar kalınlığındaki azalma ve gözenek hacminde ki artıştan kaynaklanmıştır. Şekil 2 de verilen grafikte görüldüğü gibi en fazla yoğunluk 650 C köpürtme sıcaklığında elde edilirken, en düşük yoğunluk değeri 730 C köpürtme sıcaklığında elde edilmiştir. AlSi7 650 670 690 710 730 2.3. Karakterizasyon (Characterization) 2.3.1 Yoğunluk Ölçümleri (Density Measurements) Üretilen köpük numunelerin yoğunlukları Sartorius marka terazi ve bu terazi ait yoğunluk kiti kullanılarak belirlenmiştir. Numunelerdeki gözenek yoğunluğu (boşluk miktarı) ise aşağıdaki şekilde hesaplanmıştır [19]. ö ğğ 100 m: Numunenin ağırlığı g: Ana malzemenin yoğunluğu V: Köpüğün hacmi 2.3.2 Darbe Testi (Impact Test) Darbe testlerinde Instron-Dynatup 9250 HV darbe test cihazı kullanılmıştır (Şekil 1). Bu cihaz pnömatik bir sabitleyiciye, pnömatik geri sekme frenlerine, çapraz kafaya ve impuls veri yazılım sistemine sahiptir. Pnömatik geri sekme frenleri numuneler üzerine etkiyen tekrarlı darbeleri önlemektedir. Impuls veri yazılım sistemi ile maksimum yük (kn), maksimum yüke ulaşma zamanı (ms), maksimum yükteki çökme miktarı (mm), toplam çökme miktarı (mm), darbe hızı (m/s), darbe enerjisi (J), absorbe edilen enerji (J) takip edilebilir. Çapraz kafa ise ayarlanabilir ağırlık kütlelerine sahiptir ve düşük hızlı darbe çalışmalarında 12,7 mm çapında yarı küresel darbe ucu kullanılmıştır. Bu çalışmada darbe ucu ve üzerindeki ağırlıklarla beraber toplam ağırlık bütün darbe testleri için 6,32 kg dır. Numunelere 1,2 ms - 1 den delinmenin meydana geldiği 3 ms -1 hızlara kadar darbe testleri uygulanmıştır. Uygulanan darbe testleri sırasıyla; 1,2 m/s için 0,0776 (m), 1,8 m/s için 0,1571 (m), 2,1 m/s için 0,2405 (m), 2,8 m/s için 0,4007 (m), 3 m/s için 0,4827 (m). Şekil 1. Darbe test cihazı (Impact Tester) [20] Yogunluk (g/cm 3 ) 0,80 650 o C 0,75 0,70 670 o C 690 o C 0,65 0,60 0,55 710 o C 0,50 730 o C 3. DENEYSEL SONUÇLAR VE TARTIŞMA (EXPERIMENTAL RESULTS AND DISCUSSION) 3.1. Yoğunluk (Density) Yapılan deneysel çalışmalar sonucunda, elde edilen bütün yoğunluk değerleri 1 g/cm 3 ün altındadır. Sabit köpürtücü madde (% 0,8 TiH 2 ) miktarında artan köpürtme sıcaklığı ile yoğunluğun azaldığı tespit edilmiştir. Bu durum, sıcaklığın artmasına bağlı 0,45 620 640 660 680 700 720 740 Köpürtme Sicakligi ( o C) Şekil 2. Sıcaklık artışına bağlı olarak yoğunluk değişimi. (Density variation depending on the temperature increase) Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Der. Cilt 29, No 2, 2014 397

H.Çinici ve ark. Bütün köpürtme sıcaklıklarında aynı köpürtücü madde miktarlarında sıcaklık artışına bağlı olarak yoğunlukta bir azalma söz konusudur. Ancak, 730 C köpürtme sıcaklığında, TiH 2 içerisinde ayrışan hidrojen miktarının ve yüksek sıcaklığın etkisiyle gözenek duvarlarında bozulma gözeneklerde birleşme olmuştur. Yüksek sıcaklık, ergiyik metalin viskozitesini azaltmaktadır [21, 22]. Viskozitenin azalmasıyla gözenek üzerine etki eden drenaj etkisi azalacağından, gözenek içerisindeki hidrojen gazının basıncı, numune direncinden fazla olmakta ve gözenekler daha kolay büyümektedir [22]. Bozulma sonrası ise bazı numunelerin gözeneklerinde çökme meydana gelmiştir. Elde edilen yoğunluk değerlerine ve gözenek morfolojilerinin makro boyutta yapılan incelemelerine paralel olarak en uygun köpük numunelere 710 C sıcaklıkta yapılan köpürtme işlemlerinde ulaşılmıştır. Darbe testlerinin yapılacağı 55x55x20 mm boyutundaki köpük numuneler bu sıcaklıkta üretilmiştir. 3.2. Kuvvet-Çökme (F-d) Eğrileri (Force-deflection (F-d) Curves) Kuvvet-çökme (F-d) eğrileri, darbe olayı esnasında alüminyum köpüğün darbe davranışına ait çarpma ucunun numuneden geri sekmesi, numuneye saplanması ve delme gibi darbe davranışları hakkında bilgi vermektedir. Uygulanan bütün darbe enerjilerinde numune yüzeyinde çarpma ucu geri sekmezken, numuneye gömülmesi ve delme durumları gerçekleşmiştir. Şekil 3 te alüminyum köpüklerin saplanma ve delinme sınırlarına ait kuvvet-çökme eğrileri gösterilmiştir. Darbe verileri +-%2 hata payına sahip Strain gauge/piezo elektrik sensör ile ölçülmüştür. Şekil 3 te görüldüğü üzere 2,8 ms -1 hızlarda, 25 J darbe enerjisine kadar vurucu numunelere saplanırken, 30 J darbe enerjisinde ve 3 ms -1 darbe hızında alüminyum köpükte delinme meydana gelmiştir. Ancak bu bölgede çarpma ucu numuneyi tamamen delmemiştir. Dolayısıyla düşük hızlarda bu enerji seviyesi alüminyum köpük için sınır değeri olarak değerlendirilebilir. Çarpma ucunun numunelere saplanma durumunda her darbe enerjisi için kuvvetlerde ani düşüş gözlenmiştir. Bu durum, deformasyon esnasında gözeneklerin birbiri üzerine katlanması sonucu yoğunlaşmış bölgenin oluşmasından kaynaklanmıştır (Şekil 4). Homojen dağılımlı gözenek yapısı içermeyen numunelerde artan darbe enerjisi ile maksimum temas kuvvetlerinde artış meydana gelmiştir. Maksimum kuvvet değerlerine ulaşıldıktan sonra numunelerde hasar oluşumu başlamış ve kuvvet eğrilerinde salınımlar meydana gelmiştir. Hasar oluşumu gözenek duvarlarında çatlama, kırılma ve eğilmeler şeklinde gerçekleşmiştir. Benzer hasar oluşumlarına literatürde rastlanmıştır [23]. Darbe hızı arttıkça hasar miktarı artmakta, böylece numunede hasara harcanan enerji miktarı da artmaktadır. Dikkat edilirse deformasyonun hemem hemen tamamı vurucunun alt kısmında meydana gelmiş ve yanal yayılma sergilememiştir. Bu durum alüminyum köpüklerin sergilediği sıfıra yakın Poisson oranı ile alakalı olabilir [16]. Deformasyon bölgesinin diğer bir karakteristik özelliği de çatlama, kırılma veya eğilme hattı içermesidir. Deforme olmuş numunelerde bu çizgi hattı, vurucunun yan yüzeyine temas eden bölgelerdir. Shaw ve arkadaşları tarafından yapılan çalışmalarda izotropik hücresel malzemelerde benzer şekillerde deformasyon bölgelerinin oluştuğu gözlemlenmiştir [24]. 25 J 1,2 ms -1 1,8 ms -1 2,1 ms -1 2,8 ms -1 3 ms -1 Kuvvet 5 J 10 J 15 J 30 J Çökme mesafesi (mm) Şekil 3. Alüminyum köpük numunelere ait kuvvet-çökme eğrisi (Force-deflection curves of aluminum foams) 398 Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Der. Cilt 29, No 2, 2014

H.Çinici ve ark. Vurucu uç Çatlak Deforme olmamış bölge Yoğunlaşmış bölge 15 mm Şekil 4. Darbe testi sonucu deforme olan numunelerin makro yapı resimleri (Macrostructures of deformed samples after impact tests) 3.3. Darbe karakteristikleri ve enerji profili (Impact characteristics and energy profile) Artan darbe enerjisine karşın alüminyum köpüklerin darbe cevaplarını anlamakta maksimum temas kuvveti ve süresi, toplam çökme miktarı, delinme ve saplanma durumları önemli darbe karakteristikleridir. Şekil 5 te alüminyum köpüklerin enerji artışı ile darbe karakteristikleri ilişkisi verilmiştir. Şekil 5 te artan darbe enerjisi ile toplam çökme miktarının belirgin şekilde arttığı görülmekte ancak, maksimum temas süresi için belirgin bir azalış sadece ilk bölgede görülmektedir. uygulanan farklı darbe enerjilerine karşı absorbe edilen enerji miktarları verilmiştir. Buna göre darbe enerjisi ve penetrasyon miktarındaki artış ile absorbe edilen enerji miktarı artmıştır. Darbe hızındaki artış ile metalik köpüklerin enerji absorbe kabiliyetlerinin arttığı diğer araştırmacılar tarafından da belirtilmiştir [13,14]. Absorbe olan enerjinin darbe olayında malzeme tarafından emilen tüm enerji olduğu eşit enerji doğrusu üzerinden anlaşılmaktadır. Bu enerji doğrusu darbe enerjisi ile absorbe edilen enerji arasındaki ilişkiyi anlaşılabilir kılması için eklenen doğrusal bir eğim çizgisidir. Şekil 6. Al köpüklerin enerji profili (Energy profile of Al foams) Şekil 5. Al köpüklerin enerji artışı ile darbe karakteristikleri ilişkisi (Relationship between energy increase and impact characteristics of Al foams) Benzer şekilde artan darbe enerjisi ile maksimum temas kuvvetinin de belirgin bir şekilde arttığı söylenemez. Alüminyum köpük uygulamalarında en önemli faktörlerden biri de bu malzemelerin enerji absorbe özelliğidir. Şekil 6 da alüminyum köpüklerin Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Der. Cilt 29, No 2, 2014 4. SONUÇLAR (CONCLUSION) Yapılan bu çalışmada Al/Si7 köpüklerin düşük hızlı darbe enerjileri altındaki penetrasyon davranışları incelenmiştir. Uygun gözenek morfolojisine ulaşmak amacıyla farklı köpürtme sıcaklıkları denenmiştir ve AlSi7 köpükler için 710oC sıcaklıkta yapılan köpürtme işleminin uygun olacağı tespit edilmiştir. 399

H.Çinici ve ark. AlSi7 köpükler üzerine uygulanan darbe hızı arttıkça, penetrasyon derinliği de artmıştır. 30 J darbe enerjisinde ve 3 ms -1 darbe hızında alüminyum köpükte delinme meydana gelmiştir. Artan darbe enerjisi ile maksimum temas kuvveti artarken, çarpma ucunun köpük numunesine temas ettiği bölgede gözenek duvarlarının aşırı plastik deformasyonu sonucu temas kuvvetinin sıfıra düştüğü yani darbe enerjisinin tamamen sönümlendiği gözlenmiştir. Darbe hızındaki artış numunelerde hasar miktarını artırmış ve bu hasarlar gözenek duvarlarında çatlama, kırılma ve eğilme şeklinde olmuştur. Deformasyonun büyük çoğunluğu ise darbe ucunun alt kısmında meydana gelmiş ve yanal yayılma sergilememiştir. Darbe enerjisi ve penetrasyon miktarındaki artış ile absorbe edilen enerji miktarı artmıştır. Bu enerji miktarı darbe testleri sırasında kullanılan bütün enerjiyi kapsamıştır. KAYNAKLAR (REFERENCES) 1. Gibson, L.J., Ashby, M.F., Cellular solids, structure and properties (2nd), Cambridge University Press, Cambridge (1997). 2. Çinici, H., Toz Toz Metalurjisi Yöntemi İle Al Esaslı Parçacık Takviyeli Sandviç Metalik Köpük Üretimi Ve Mekanik Özelliklerinin Araştırılması Doktora Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 43-44 (2012). 3. Banhart, J., Properties and applications for cast aluminium sponges, Adv. Eng. Mat., 2: 168 (2000). 4. Evans, A.G., Hutchinson, J.W., Ashby, M.F., Multifunctionality of cellular metal systems, Prog. Mater. Sci., 43, 171-221, (1999). 5. Andrews, E.W., Gioux, G., Onck, P., Gibson, L.J., Size effects in ductile cellular solids. Part II: experimental results, Int. J. Mech. Sci., 43, 701-713, (2001). 6. Paul, A., Ramamurty, U., Strain rate sensitivity of a closed-cell aluminum foam, Mater. Sci. Eng. A, 281, 1-7, (2000). 7. Paul, A., Seshachryulu, T., Ramaurty, U., Tensile strength of a closed-cell al foam in the presence of notches and holes, Scripta Mater., 40, 809-814, (1999). 8. Olurin, O.B., Fleck, F.A., Ashby, M.F., Indentation resistance of an aluminum foam, Scripta Mater., 43 983 989 (2000). 9. Destefanis, R., Schafer, F., Lambert, M., Faraud, M., Schneider, E., Enhanced Space Debris Shields for Manned Spacecraft, International Journal of Impact Engineering 29, 215-226 (2003). 10. Zhu, F., Zhao, L., Lu, G., Gad, E., A numerical simulation of the blast impact of square metallic sandwich panels, International Journal of Impact Engineering 36, 687-699 (2009). 11. Hou, W., Zhu, F., Lu, G., Fang, D., Ballistic impact experiments of metallic sandwich panels with aluminum foam core, International Journal of Impact Engineering 37, 1045-1055 (2010). 12. Kádár, Cs., Maire, E., Borbély, A., Peix, G., Lendvai, J., Rajkovits, Zs., X-ray tomography and finite element simulation of the indentation behavior of metal foams, Materials Science and Engineering A, 387 389, 321 325 (2004). 13. Ramachandra, S., Sudheer, P., Ramamurty, U., Impact energy absorption in an Al foam at low velocities, Scripta Materialia, 49, 741 745, (2003). 14. Li, Q.M., Maharaj, R.N., Reid, S.R., Penetration resistance of aluminum foam, International Journal of Vehicle Design, 37 (2/3), 175 183, (2005). 15. Lua, G., Shena, J., Houa, W., Ruana, D., Ong, L.S., Dynamic indentation and penetration of aluminium foams, International Journal of Mechanical Sciences, 50, 932 943 (2008). 16. Sudheer Kumar, P., Ramachandra, S., Ramamurty, U., Effect of displacement-rate on the indentation behavior of an aluminum foam, Materials Science and Engineering A, 347, 330-337, (2003). 17. Peroni, M., Solomons, G., Pizzinato, V., Impact behavior testing of aluminium foam, International Journal of Impact Engineering 53, 74-83 (2013). 18. Gökmen, U., Türker, M., Al 2 O 3 İlavesinin Alüminyum Ve Alumix 231 Esaslı Metalik Köpüğün Köpürme Özelliklerine Etkisi, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University Vol 27, No 3, 651-658, (2012). 19. Uzun, A., Gökmen, U., Türker, M., Toz Metalurjisi Yöntemi İle Üretilen Alüminyum Esaslı Metalik Köpükte Si İlavesinin Köpürmeye Etkisi, 5th International Advanced Technologies Symposium (IATS 09), 1003-1006, Karabük, Turkey, 2009. 20. http://www.instron.com/wa/library/streamfile.a spx?doc=851 21. Yu, C.J., Eifert, H., Baumeister, J., Banhart, J., Metal foaming by a powder metallurgy method: production, properties and applications, Mat. Res. Innovat, 2: 181-188 (1998). 22. Kennedy, A.R., The effect of TiH 2 heat treatment on gas relase and foaming in Al-TiH 2 preforms, Scripta Materialia, 47: 763-767 (2002). 23. Mohan, K., Yip, T.H., Sridhar, I., Seow, H. P., Effect of face sheet material on the indentation response of metallic foams, J Mater Sci., 42:3714 3723, (2007). 24. Shaw, M.C., Sata, T., The plastic behavior of cellular materials, Int. J. Mech. Sci. 8, 469-472, (1966). 400 Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Der. Cilt 29, No 2, 2014