Grafen Nanolevha Takviyesinin AlSi10Mg Alaşımının Mikroyapı ve Mekanik Özellikleri Üzerine Etkisi

Sinan Kandemir

doi:10.29109/http-gujsc-gazi-edu-tr.334577

Grafen Nanolevha Takviyesinin AlSi10Mg Alaşımının Mikroyapı ve Mekanik Özellikleri Üzerine Etkisi

Abstract

Bu çalışmada, birkaç grafen tabakasından oluşan, 100 nm’nin altında kalınlığa ve olağanüstü mekanik özelliklere sahip grafen nanolevhaların (GNL) endüstride sıkça kullanılan AlSi10Mg alaşımına katkısının mikroyapı ve mekanik özellikler üzerine etkisi incelenmiştir. Büyük yüzey alanı ve sahip oldukları yüksek yüzey enerjileri nedeniyle GNL’ların sıvı metaller içinde homojen olarak dağıtılması güçtür. GNL’ların sıvı alüminyum alaşımına geçişi yarı-katı mekanik karıştırma ile matris içinde dağılımı ise ultrasonik proses ile gerçekleştirilmiştir. Dökülen kompozitlerin yapılan mikroyapı analizleri sonucunda, yüksek yoğunluktaki ultrasonik dalgalar ile GNL’ların aglomerasyonlarının önlenerek matris içinde görece homojen olarak dağıtıldığı ve matris-GNL’lar arasında iyi bir tutunma yüzeyinin elde edildiği gösterilmiştir. Gerçekleştirilen çekme deneylerinde, ağırlıkça %0.25 GNL takviyesinin alaşımın mukavemetini önemli oranda arttırdığı tespit edilmiştir. Mukavemetteki iyileşme ağırlıklı olarak GNL’ların dislokasyonların ilerlemesinde bariyer vazifesi görmesine dayandırılmaktadır. Bu sonuçlar GNL takviyeli yüksek performanslı metal matrisli nanokompozitlerin seri imalata uygun olarak sıvı fazda üretilebilirliklerini göstermektedir.

Keywords

Grafen nanolevhalar,Metal matrisli kompozitler,Nanokompozitler,Alüminyum alaşımları,Mikroyapı,Mekanik özellikler

References

Y. Yang, J. Lan, X. Li, Study on bulk aluminum matrix nano-composite fabricated by ultrasonic dispersion of nano-sized SiC particles in molten aluminum alloy. Materials Science and Engineering A, 380: 1-2 (2004) 378-383.
S. F. Hassan, M. Gupta, Effect of nano-ZrO2 particulates reinforcement on microstructure and mechanical behavior of solidification processed elemental Mg. Journal of Composite Materials, 41: 21 (2007) 2533-2543.
A. Mazahery, H. Abdizadeh, H. R. Baharvandi, Development of high-performance A356/nano-Al2O3 composites. Materials Science and Engineering A, 518: 1-2 (2009) 61-64.
H. Kwon, M. Estili, K. Takagi, T. Miyazaki, A. Kawasaki, Combination of hot extrusion and spark plasma sintering for producing carbon nanotube reinforced aluminum matrix composites. Carbon, 47: 3 (2009) 570-577.
S. Bakshi, D. Lahiri, A. Agarwal, Carbon nanotube reinforced metal matrix composites – A review. International Materials Reviews, 55: 1 (2010) 41-64.
E. Neubauer, M. Kitzmantel, M. Hulman, P. Angerer, Potential and challenges of metal-matrix-composites reinforced with carbon nanofibers and carbon nanotubes. Composites Science and Technology, 70: 16 (2010) 2228-2236.
A. K. Geim, K. S. Novoselov, The rise of graphene. Nature Materials, 6: (2007) 183-191.
C. Lee, X. Wei, J. W. Kysar, J. Hone, Measurement of the elastic properties and intrinsic strength of monolayer graphene. Science, 321: 5887 (2008) 385-388.

A. A. Balandin, S. Ghosh, W. Bao, I. Calizo, F. Teweldebrhan, F. Miao, C. N. Lau, Superior thermal conductivity of single-layer graphene. Nano Letters, 8: 3 (2008) 902-907.
S. Stankovich, D. A. Dikin, G. H. B. Dommett, K. M. Kohlhaas, E. J. Zimney, E. A. Stach, R. D. Piner, S. T. Nguyen, R. S. Ruoff, Graphene-based composite materials. Nature, 442: 7100 (2006) 282-286.
T. Kuilla, S. Bhadra, D. H. Yao, N. H. Kim, S. Bose, J. H. Lee, Recent advances in graphene based polymer composites. Progress in Polymer Science, 35: 11 (2010) 1350-1375.
L. Chen, H. Konishi, A. Fehrenbacher, C. Ma, J. Xu, H. Choi, H. Xu, F. E. Pfefferkorn, X. Li, Novel nanoprocessing route for bulk graphene nanoplatelets reinforced metal matrix nanocomposites. Scripta Materialia, 67: 1 (2012) 29-32.
S. F. Bartolucci, J. Paras, M. A. Rafiee, J. Rafiee, S. Lee, D. Kapoor, N. Koratkar, Graphene-aluminum nanocomposites. Materials Science and Engineering A, 528: 27 (2011) 7933-7937.
J. Wang, Z. Li, G. Fan, H. Pan, Z. Chen, D. Zhang, Reinforcement with graphene nanosheets in aluminum matrix composites. Scripta Materialia, 66: 8 (2012) 594-597.
R. Pérez-Bustamante, D. Bolaños-Morales, J. Bonilla-Martínez, I. Estrada-Guel, R. Martínez-Sánchez, Microstructural and hardness behavior of graphene-nanoplatelets/aluminum composites synthesized by mechanical alloying. Journal of Alloys and Compounds, 615: (2014) 578-582.
J. L. Li, Y. C. Xiong, X. D. Wang, S. J. Yan, C. Yang, W. W. He, J. Z. Chen, S. Q. Wang, X. Y. Zhang, S. L. Dai, Microstructure and tensile properties of bulk nanostructured aluminum/graphene composites prepared via cryomilling. Materials Science and Engineering A, 626: (2015) 400-405.
J. C. Lee, J. Y. Byun, S. B. Park, H. I. Lee, Prediction of Si contents to suppress the formation of Al4C3 in the SiCp/Al composite. Acta Materialia, 46: 5 (1998) 1771-1780.
N. Eustathopoulos, J. C. Joud, P. Desre, J. M. Hicter, The wetting of carbon by aluminium and aluminium alloys. Journal of Materials Science, 9: 8 (1974) 1233-1242.
M. P. De Cicco, L. S. Turng, X. Li, J. H. Perepezko, Nucleation catalysis in aluminum alloy A356 using nanoscale inoculants. Metallurgical and Materials Transactions A, 42: 8 (2011) 2323-2330.
L. Ci, Z. Ryu, N. Y. Jin-Phillipp, M. Rühle, Investigation of the interfacial reaction between multi-walled carbon nanotubes and aluminum. Acta Materialia, 54: 20 (2006) 5367-5375.
K. S. Suslick, Y. Didenko, M. M. Fang, T. Hyeon, K. J. Kolbeck, W. B. McNamara, M. M. Mdleleni, M. Wong, Acoustic cavitation and its chemical consequences. Philosophical Transactions of the Royal Society of London A, 357: 1751 (1999) 335-353.
H. Yan, Z. Huang, H. Qui, Microstructure and mechanical properties of CNTs/A356 nanocomposites fabricated by high-intensity ultrasonic processing. Metallurgical and Materials Transactions A, 48: 2 (2017) 910-918.
Y. L. Li, T. G. Zhou, Achieving Al melt/carbon and Al-Ti melts/carbon interfaces wetting via ultrasonic couple processing. Metallurgical and Materials Transactions A, 44: 7 (2013) 3337-3343.
D. J. Lloyd, Particle reinforced aluminium and magnesium matrix composites. International Materials Reviews, 39: 1 (1994) 1-23.

Details

Primary Language

Turkish

Subjects

Engineering

Journal Section

Research Article

Authors

Sinan Kandemir
İZMİR YÜKSEK TEKNOLOJİ ENSTİTÜSÜ
0000-0001-6987-2737
Türkiye

Publication Date

March 30, 2018

Submission Date

August 14, 2017

Acceptance Date

December 26, 2017

Published in Issue

Year 2018 Volume: 6 Number: 1

DOI

https://doi.org/10.29109/http-gujsc-gazi-edu-tr.334577

IZ

https://izlik.org/JA52DP34CM

Cite

RIS / Bibtex

APA

Kandemir, S. (2018). Grafen Nanolevha Takviyesinin AlSi10Mg Alaşımının Mikroyapı ve Mekanik Özellikleri Üzerine Etkisi. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım Ve Teknoloji, 6(1), 177-187. https://doi.org/10.29109/http-gujsc-gazi-edu-tr.334577

AMA

1.Kandemir S. Grafen Nanolevha Takviyesinin AlSi10Mg Alaşımının Mikroyapı ve Mekanik Özellikleri Üzerine Etkisi. GUJS Part C. 2018;6(1):177-187. doi:10.29109/http-gujsc-gazi-edu-tr.334577

Chicago

Kandemir, Sinan. 2018. “Grafen Nanolevha Takviyesinin AlSi10Mg Alaşımının Mikroyapı Ve Mekanik Özellikleri Üzerine Etkisi”. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım Ve Teknoloji 6 (1): 177-87. https://doi.org/10.29109/http-gujsc-gazi-edu-tr.334577.

EndNote

Kandemir S (March 1, 2018) Grafen Nanolevha Takviyesinin AlSi10Mg Alaşımının Mikroyapı ve Mekanik Özellikleri Üzerine Etkisi. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji 6 1 177–187.

IEEE

[1]S. Kandemir, “Grafen Nanolevha Takviyesinin AlSi10Mg Alaşımının Mikroyapı ve Mekanik Özellikleri Üzerine Etkisi”, GUJS Part C, vol. 6, no. 1, pp. 177–187, Mar. 2018, doi: 10.29109/http-gujsc-gazi-edu-tr.334577.

ISNAD

Kandemir, Sinan. “Grafen Nanolevha Takviyesinin AlSi10Mg Alaşımının Mikroyapı Ve Mekanik Özellikleri Üzerine Etkisi”. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji 6/1 (March 1, 2018): 177-187. https://doi.org/10.29109/http-gujsc-gazi-edu-tr.334577.

JAMA

1.Kandemir S. Grafen Nanolevha Takviyesinin AlSi10Mg Alaşımının Mikroyapı ve Mekanik Özellikleri Üzerine Etkisi. GUJS Part C. 2018;6:177–187.

MLA

Kandemir, Sinan. “Grafen Nanolevha Takviyesinin AlSi10Mg Alaşımının Mikroyapı Ve Mekanik Özellikleri Üzerine Etkisi”. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım Ve Teknoloji, vol. 6, no. 1, Mar. 2018, pp. 177-8, doi:10.29109/http-gujsc-gazi-edu-tr.334577.

Vancouver

1.Sinan Kandemir. Grafen Nanolevha Takviyesinin AlSi10Mg Alaşımının Mikroyapı ve Mekanik Özellikleri Üzerine Etkisi. GUJS Part C. 2018 Mar. 1;6(1):177-8. doi:10.29109/http-gujsc-gazi-edu-tr.334577

Cited By

Alüminyum Matrisli Kompozitlerde Tungsten Karbür ve Grafen Takviyelerinin Mekanik Özelliklere Etkileri Üzerine Bir Araştırma

Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi

https://doi.org/10.29130/dubited.536359

Investigation of the high temperature dry sliding wear behavior of graphene nanoplatelets reinforced aluminum matrix composites

Journal of Composite Materials

https://doi.org/10.1177/0021998320979037

Grafen Nanolevha Takviyesinin AlSi10Mg Alaşımının Mikroyapı ve Mekanik Özellikleri Üzerine Etkisi

Grafen Nanolevha Takviyesinin AlSi10Mg Alaşımının Mikroyapı ve Mekanik Özellikleri Üzerine Etkisi

Abstract

Keywords

References

Details

Primary Language

Subjects

Journal Section

Authors

Publication Date

Submission Date

Acceptance Date

Published in Issue

DOI

IZ

Cite

Cited By

Alüminyum Matrisli Kompozitlerde Tungsten Karbür ve Grafen Takviyelerinin Mekanik Özelliklere Etkileri Üzerine Bir Araştırma

Investigation of the high temperature dry sliding wear behavior of graphene nanoplatelets reinforced aluminum matrix composites

GRAFEN OKSİT TAKVİYESİNİN AA1050 METAL MATRİSLİ KOMPOZİTLERİN ELEKTRİKSEL DİRENÇ VE KOROZYON ÖZELLİKLERİNE ETKİSİ

Development of Novel AlSi10Mg Based Nanocomposites: Microstructure, Thermal and Mechanical Properties

Production and characterization of GNPs-reinforced Al-based composite material by mechanical alloying