ALÜMİNYUM KOMPOZİT KÖPÜK ARAŞTIRMALARI

Alüminyum Kompozit Köpük Üretim çalışmaları Trakya Üniversitesi Mühendislik ve Mimarlık Fakültesi Metal Köpük Malzeme Geliştirme Laboratuarında  2007 yılından beri devam etmektedir. 2008 yılında Alüminyum köpük üretimini gerçekleştirmek ve bu malzemeleri sürekli formda üretmek amacı ile “SiCp Takviyeli Alüminyum Köpük Malzemenin Yarı-Katı Üretim Yöntemi Kullanılarak Sürekli Formda Üretilmesi” başlıklı proje TÜBİTAK-1001 kapsamında Türkiye Bilimsel ve Teknik Araştırma Kurumu (TÜBİTAK-108M325) tarafından desteklenmiştir. Proje süresince dört adet yüksek lisans çalışması gerçekleştirilmiştir.

PROJE KAPSAMINDA BİTİRİLEN YÜKSEK LİSANS TEZLERİ

• Alüminyum esaslı kompozit köpük üretimi ve karakterizasyonu, İsmail ÇAĞLAR,2009
• Kompozit Köpük Malzemelerin Mekanik Özelliklerinin İncelenmesi, Pınar Aydan Demirhan, 2010
• AlZn5.5MgCu/SiCp köpük malzemelerin mekanik özelliklerine ısıl işlemin etkisinin incelenmesi, İsmail MUTLU,2011
• Kompozit metal köpük malzemelerin tek bindirmeli yapıştırma bağlantılarının kesme mukavemetinin incelenmesi, Anıl ŞAHİN,2011

PROJE EKİBİ

PROJE YÜRÜTÜCÜSÜ:

Yrd.Doç.Dr. Nilhan ÜRKMEZ TAŞKIN

YARDIMCI ARAŞTIRMACILAR:

Yrd.Doç.Dr. Vedat TAŞKIN – Doç. Dr. Metin AYDOĞDU

PROJE TANITIMI

Doğrudan yarı katı karıştırma yöntemi ile üretilmiş Alüminyum Kompozit Köpük

Doğrudan yarı-katı üretim yöntemi ile mevcut yöntemlerden daha kısa sürede üretim yapılmakta, hücre boyut ve dağılımının kontrolü kolaylaşmaktadır. Kullanılan yöntemde, alüminyum matris malzemesi sıvılaşma sıcaklığına ulaşmadan, yarı-katı sıcaklık aralığında içine SiC takviye malzemesi ilave edilerek, köpük yapıcı tozlar yardımı ile (TiH₂ ve CaCO3) köpürtme işlemi gerçekleştirilmiştir. SiC takviye malzemesinin kullanılması ile köpük yapıda drenajlı bölge oluşumu önlenmiş, gözenek boyutu ve köpük malzemenin lineer genleşmesi kontrol edilebilmiştir. Ayrıca, hücre duvarlarına yerleşen takviye malzemesi hücre duvarı dayanımını ve dolayısı ile kompozit köpük malzemenin mekanik dayanımını arttırmıştır.

Hücre duvarlarına yerleşmiş SiC parçacıkları  (SEM)

Alüminyum kompozit köpük malzemenin SEM görüntüleri

Doğrudan yarı katı üretim yönteminin kullanılmasıyla, takviye malzemesinin matris malzemesine homojen bir şekilde karıştırılabilmesi sağlanmış, köpük yapıcı tozlara ısıl işlem uygulanmasına gerek kalmadan köpürtme işlemi gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, bu yöntem diğer üretim yöntemlerine göre basit ve daha az işlem safhası içerdiğinden üretim daha kısa zamanda ve daha az maliyetle gerçekleştirilebilmiştir.

İki aşamadan oluşan çalışmanın birinci aşamasında, köpürtme işleminde etkili olan üretim parametreleri tespit edilmiş ve bu parametrelerinin kompozit köpük malzemelerin mekanik ve mikro yapı özelliklerine etkileri incelenmiştir. Üretimi etkileyen başlıca parametreler, köpük yapıcı tozun ve takviye malzemesinin  ilave edildiği andaki alaşımın sıcaklığı, karıştırma işlemleri sırasında fırın sıcaklığı, köpürtme işleminin yapıldığı kalıp malzemesi, köpürme  süresi, takviye boyutu ve miktarı, köpük yapıcı toz boyutu ve miktarı olarak belirlenmiştir.

 İkinci aşamada, farklı alüminyum alaşımları için belirlenen üretim parametrelerine uygun olarak tasarlanıp imal edilen  Metal Köpük Üretim Cihazı (AFM05) kullanılarak sürekli formda Alüminyum kompozit köpük malzemelerin üretimi gerçekleştirilmiştir. Bu cihaz ile Alüminyum köpük malzemelerin hücre boyutu ve dolayısı ile yoğunluk kontrolü yapılabilmektedir. Ergime sıcaklığı 1000°C nin altında olan bütün metallerden kapalı hücre kompozit köpük üretilebilmektedir.

Sürekli formda üretilmiş Alüminyum Kompozit Köpük (ρ = 0.3- 0.8  gr/cm³)

AFM05  Sürekli Formda Kompozit Köpük Üretim Düzeneği

Anahtar Kelimeler: Kompozit metal köpük, Alüminyum köpük, kapalı hücreli köpük, yarı katı üretim, sürekli köpük üretimi, SiC,TiH₂

ABSTRACT

The aim of present project is to manufacture closed cell aluminum composite foam materials in continuous form using semi-solid manufacturing method and to determine manufacturing parameters.

SiC reinforcement materials are added to aluminum matrix material at its semi-solid temperature interval. Foaming process is realized by the help of foam making powders (TiH₂ and CaCO₃). By using SiC reinforcement, formation of drainage region is avoided in the structure; cell dimensions and linear expansion of foam material are controlled.

By applying semi-solid manufacturing method directly, reinforcement material is mixed homogeneously in matrix material and no heat treatment is required for foam making powders to make foaming. Moreover, this production method is simple and requires less process steps when compared with other production methods. Therefore production is realized in shorter time intervals.

At the first step, manufacturing methods which are effective in foaming are investigated. The effects of these parameters on mechanical behavior of composite foam material and micro structural properties are studied. At the second step, aluminum foam is manufactured by using an experimental step that is constructed according to determined production methods of different aluminum alloys.

Keywords: Composite metal foam, aluminium foam, closed cell foam, semi -solid production, continuous foaming, SiC,TiH₂