Çalışmada, nano lantan heksaborid (LaB6) partiküllerinin, mikrodalga sinterleme (MS) ve kıvılcım plazma sinterleme (SPS) işlemleri kullanılarak üretilen bakır esaslı nanokompozitlerin (Cu-LaB6) elektriksel, ısıl ve mekanik özellikleri üzerine etkileri araştırılmıştır. Nano LaB6 partikülleri, MS ve SPS ile üretilen Cu matrisli nanokompozitlerin elektrik iletkenliğini sırasıyla % 20 ve % 13 oranında azalmasına neden olmuştur. Cu-LaB6 nanokompozitleri, takviyesiz Cu'dan daha düşük termal iletkenliğe sahip olmuştur. SPS metodu ile üretilen Cu-LaB6 nanokompozitinin elektriksel ve ısıl iletkenlikleri, MS ile üretilen Cu-LaB6 nanokompozitinden daha yüksek olmuştur. Nanokompozitlerin ısıl iletkenliğini elektriksel iletkenliklerinden hesaplayabilmek için partikül hacim oranını ve gözenekliliği dikkate alan bir denklem geliştirilmiştir. Cu-LaB6 nanokompozitler için hesaplanan ısıl iletkenlik değerleri deneysel sonuçlara oldukça yakın sonuçlar vermiştir. Cu-LaB6 nanokompozitleri, takviye edilmemiş Cu malzemelere göre sırasıyla % 49 ve % 38 oranında daha yüksek sertliğe ve basma dayanımına sahip olmuştur. SPS yöntemi ile üretilen Cu-LaB6 nanokompozitinin sertliği ve basma dayanımı, MS ile üretilen Cu-LaB6 nanokompozitinden daha yüksek olmuştur. Nano LaB6 partiküllerinin, Cu'nun elektriksel ve ısıl iletkenliklerinin bir miktar düşmesine neden olmasına rağmen, nano LaB6 partikülleri ile SPS işleminin olumlu etkileri biraraya getirilerek, yüksek sertlik ve basma dayanımına sahip Cu-LaB6 nanokompozit üretilmiştir.
Bakır Elektriksel ve ısıl iletkenlik Mikrodalga sinterleme Nanokompozit Nano-LaB6 Kıvılcım plazma sinterleme
The effects of lanthanum hexaboride (LaB6) nano-particles on the electrical, thermal, and mechanical properties of copper-based nanocomposites (Cu-LaB6) produced using microwave sintering (MS) and spark plasma sintering (SPS) processes were investigated in this study. Nano LaB6 particles reduced the electrical conductivity of Cu matrix nanocomposites produced via MS and SPS by 20% and 13%, respectively. Cu-LaB6 nanocomposites had lower thermal conductivity than unreinforced Cu. The electrical and thermal conductivities of the Cu-LaB6 nanocomposite produced by the SPS process were higher than those of the Cu-LaB6 nanocomposite produced by the MS process. An equation that takes particle volume ratio and porosity into account was developed to predict the thermal conductivity of nanocomposites from their electrical conductivity. The calculated thermal conductivity values for Cu-LaB6 nanocomposites were very close to the experimental results. Cu-LaB6 nanocomposites had much higher hardness and compressive strength by 49% and 38%, respectively, compared to those of unreinforced Cu. The hardness and compressive strength of the Cu-LaB6 nanocomposite produced by SPS were higher than those of the Cu-LaB6 nanocomposite manufactured via MS. Although nano LaB6 reinforcement particles reduced the electrical and thermal conductivities of Cu, Cu-LaB6 nanocomposite having high hardness and compressive strength were produced by combining the positive influences of nano LaB6 reinforcement particles and the SPS process.
Copper Electrical and thermal conductivity Microwave sintering Nanocomposite Nano-LaB6 Spark plasma sintering
Primary Language | English |
---|---|
Subjects | Engineering |
Journal Section | Articles |
Authors | |
Publication Date | October 15, 2021 |
Submission Date | April 23, 2021 |
Acceptance Date | September 18, 2021 |
Published in Issue | Year 2021 Volume: 11 Issue: 4 |