Akademik Veri Yönetim Sistemi
ANKARA V. INTERNATIONAL SCIENTIFIC RESEARCH CONGRESS , Ankara, Türkiye, 10 - 12 Ekim 2021, ss.67-73
Alüminyum ve alüminyum alaşımları düşük yoğunluk, iyi şekillendirilebilirlik, yüksek
korozyon direnci, yüksek elektriksel ve termal iletkenlik gibi fiziksel özelliklerinden dolayı
uzun yıllardır araştırmacıların yoğun ilgisini çekmektedir. Özellikle ötektiküstü Al-Si toz
metalurjisi alaşımları yüksek aşınma direnci, yüksek mukavemet, düşük termal genleşme
katsayısı ve yüksek sıcaklık direnci özelliklerinden dolayı alüminyum alaşımları içerisinde
son yıllarda giderek artan bir ilgi görmektedir.
Ötektiküstü Al-Si toz metalurjisi alaşımları farklı toz metalurjisi teknikleri ile üretilmektedir.
Bir toz metalürjisi tekniği olan sıcak presleme, kısa işlem süreleri, tam yoğunlaştırma
kapasiteleri, takviye elemanının üniform dağılımı avantajlarından dolayı ilgi çeken ve tercih
edilen bir tekniktir. Çeşitli takviye malzemeleriyle güçlendirilen ötektiküstü Al-Si alaşımları
düşük yoğunluk, yüksek mukavemet ve iyi aşınma direnci gibi üstün özelliklere sahip
olmaktadır. Bu amaçla alüminyum matrisli kompozitlere çeşitli seramik parçacıklar
güçlendirici olarak katılmaktadır. B4C kompoziyonundaki bor karbür yüksek sertlik, aşınma
direnci, düşük yoğunluk gibi üstün özellikleri ile tercih edilen bir güçlendiricidir.
Elektriksel iletkenlik ölçümleri endüstride metallerin üretimi ve muayenesi için yaygın olarak
kullanılmaktadır. Metallerde taşıyıcı elemanlar serbest elektronlardır. Serbest elektronların
hızı kristal kafes türüne, kafes hatalarına ve mikroyapıya bağlıdır. Dolayısıyla metaller farklı
elektriksel iletkenlik özelliklerine sahiptir. Kristal yapı, kristal yapı hataları ve alaşım
elementi atomları elektronların saçılmasını etkilediği için elektriksel iletkenlik, metalik
malzemelerin mikroyapısına çok duyarlıdır. Kristal yapıda bulunan alaşım elementi atomları
ve kristal yapı kusurları metallerin mekanik mukavemetini arttırırken, elektriksel iletkenliğini
azaltır.
Bu çalışmada ötektiküstü Al-Si/B4C kompozitlerde B4C parçacık oranının elektriksel
iletkenliğe etkisi araştırılmıştır. Saf ötektiküstü Al-Si alaşımı ve ağırlıkça %5-10 B4C ile
güçlendirilmiş Al-Si/B4C kompozitler sıcak presleme tekniği ile üretilmiştir. Üretilen
numunelerin mikroyapıları optik mikroskop ile incelenmiştir. Elektriksel iletkenlikleri ise
Keithley 2400 SourceMeter marka/model ölçüm cihazı kullanılarak gerçekleştirilmiştir.
Mikroyapıda bölgesel olarak iri birincil Si parçacıklarının varlığı belirlenmiştir. B4C
parçacıklarının tane sınırlarında kümeleştiği görülmüştür. En iyi elektriksel iletkenlik
değerini saf ötektiküstü Al-Si alaşım tozlarından üretilen numuneler vermiştir. Artan B4C
oranı ile kompozitlerde elektriksel iletkenliğin azaldığı tespit edilmiştir.
Aluminum and aluminum alloys have attracted the attention of researchers for many years due
to their physical properties such as low density, good formability, high corrosion resistance,
high electrical and thermal conductivity. In particular, hypereutectic Al-Si powder metallurgy
alloys have received increasing attention in recent years among aluminum alloys due to their
high wear resistance, high strength, low thermal expansion coefficient and high temperature
resistance properties.
Hypereutectic Al-Si powder metallurgy alloys are produced by different powder metallurgy
techniques. Hot pressing, which is a powder metallurgy technique, is an attractive and
preferred technique due to its short processing times, full densification capacities, and
uniform distribution of the reinforcement element. Hypereutectic Al-Si alloys reinforced with
various reinforcing materials have superior properties such as low density, high strength and
good wear resistance. For this purpose, various ceramic particles are added to aluminum
matrix composites as reinforcing agents. Boron carbide in B4C composition is a preferred
reinforcing agent with its superior properties such as high hardness, wear resistance and low
density.
Electrical conductivity measurements are widely used in industry for the production and
inspection of metals. In metals, the transporter elements are free electrons. The velocity of
free electrons depends on the type of crystal lattice, lattice defects, and microstructure.
Therefore, materials have different electrical conductivity properties. Electrical conductivity
is very sensitive to the microstructure of metallic materials, as crystal structure, crystal
structure defects, and alloying element atoms affect the scattering of electrons. While the
alloying element atoms and crystal structure defects in the crystal structure increase the
mechanical strength of the metals, they decrease the electrical conductivity.
In this study, the effect of B4C particle ratio on electrical conductivity in hypereutectic AlSi/B4C composites was investigated. Pure hypereutectic Al-Si alloy and Al-Si/B4C (wt. 5-
10%) composites were produced by hot pressing technique. The microstructures of the
produced samples were examined with an optical microscope. Electrical conductivity was
measured using Keithley 2400 SourceMeter mark/model measuring device. It was determined
that large primary Si particles were formed locally in the microstructure. It was observed that
B4C particles clustered at the grain boundaries. The samples produced from pure
hypereutectic Al-Si alloy powders gave the best electrical conductivity value. It was
determined that the electrical conductivity of the composites decreased with increasing B4C
ratio.