Atık Alüminyumdan Elde Edilen Matrise Grafen Takviyesiyle Üretilen Kompozitlerin Özelliklerinin İncelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, atık alüminyum içecek kutularından elde edilen matrise ağırlıkça %0.1, %0.3 ve %0.5 oranlarında grafen takviyesi yapılmıştır. Karıştırmalı döküm yöntemi ile kompozit malzemeler üretilmiştir. Grafen yüzde ağırlık oranlarının, üretilen kompozitlerin yoğunluk, sertlik ve mikroyapısına olan etkisinin ne olduğunun ortaya çıkarılması amaçlanmıştır. Kompozitlerin kristal yapıları X-ışını difraktometresiyle (XRD), mikroyapıları ise taramalı elektron mikroskobuyla (SEM) analiz edilmiştir. Grafen yüzde ağırlık oranının artmasıyla sertlik, 70 HV’den 80,05 HV’ye yükselmiş ve en yüksek sertlik %0.1 takviye oranında elde edilmiştir. Mikroyapı analizlerine göre grafen plakaların Al tane sınırlarına yerleştiği görülmüştür.

Keywords

• Atık alüminyum içecek kutusu,grafen,alüminyum matrisli kompozit,karıştırmalı döküm,sertlik,mikroyapı

Investigation of Properties of Composites Produced by Reinforcement Graphene Matrix Obtained from Waste Aluminium

Abstract

In this study, waste aluminum beverage cans were used as matrix materials which reinforced with %0.1, %0.3 and %0.5 wt. graphene.  Stir casting method was used to fabricate composites. Effect of the graphene amount on density, hardness and microstructure of composites was purposed. The crystal structure and microstructure of the composites were analyzed with X-ray diffraction device (XRD) and scanning electron microscopy (SEM).  From the results, the hardness of composites increased from 70 HV to 80.05 HV for % 0.15 graphene amount. According to microstructural analyses the graphene was located to aluminum grain boundaries.

Keywords

• Waste aluminium beverage can,graphene,aluminum matrix composite,stir casting,hardness

References

1. Ö. Özkök, “α-Si3N4 içeren alüminyum matrisle kompozit malzeme üretimi ve özelliklerinin araştırılması,” Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Metal Eğitimi Anabilim Dalı, Ankara, Türkiye, Nisan 2004.
2. C. Kılıç, “Sıkıştırma döküm yöntemi ile üretilmiş ve soğuk haddelenmiş AlMg3/SiCp kompozitinin aşınma özelliklerinin incelenmesi,” Yüksek Lisans Tezi, Trakya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Makina Mühendisliği Anabilim Dalı, Edirne, Türkiye, Ağustos 2008.
3. M.K. Surappa, “Aluminum matrix composites: Challenges and opportunities,” Sadhana, vol. 28, no. 1-2, pp. 319-334, February/April 2003.
4. O. Toprak, “AlMg3/SiCp kompozitlerinin basma dayanımı özelliklerinin incelenmesi,” Yüksek Lisans Tezi, Trakya üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Makine Mühendisliği Anabilim Dalı, Edirne, Türkiye, Şubat 2010.
5. E. Şahin, “AlMg3/SiCp kompozit malzemelerinin darbe davranışının takviye oranı ile değişiminin incelenmesi,” Yüksek Lisans Tezi, Trakya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Makine Mühendisliği Anabilim Dalı, Edirne, Türkiye, Ağustos 2011.
6. G. Sur, Y. Şahin ve H. Gökkaya, “Ergimiş metal karıştırma ve basınçlı döküm yöntemi ile alüminyum esaslı tanecik takviyeli kompozitlerin üretimi,” Gazi Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi, vol. 20, no. 2, pp. 233-238, Mart 2005.
7. J. Hashim, L. Looney and M.S.J. Hashmi, “Metal matrix composites: production by the stir casting method,” Journal of Materials Processing Technology, vol. 92-93, pp. 1-7, August 1999.
8. M. C. Şenel, M. Gürbüz ve E. Koç, “Grafen takviyeli alüminyum matrisli yeni nesil kompozitler,” Mühendis ve Makina, vol. 56, no. 669, pp. 36-47, Ağustos 2015.

9. C. Lee, X. D. Wei, J. W. Kysar and J. Hone, “Measurement of the elastic properties and intrinsic strength of monolayer graphene,” Science, vol. 321, pp. 385-388, July 2008.
10. D. Pulat, M. Altubay, E. Erzi, Ç. Yüksel ve D. Dışpınar, “Alüminyum geri dönüşümünde verimlilik ve akışkanlığın incelenmesi,” 15th International Materials Symposium (IMSP’2014), 2014, pp. 905-909.
11. Ç. Ediz, “Alüminyumun geri dönüşüm süreci ve süreçte kullanılan malzemelerin alüminyum bileşenlerine etkileri,” Yüksek Lisans Tezi, Bilecik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Makine ve İmalat Mühendisliği Anabilim Dalı, Bilecik, Türkiye, 2011.
12. N. İzgi, “Alüminyumun geri dönüştürülmesi ve özelliklerinin geliştirilmesi,” Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Anabilim Dalı, İstanbul, Türkiye, Mayıs 2011.
13. J. Wang, Z. Li, G. Fan, H. Pan, Z. Chen and D. Zhang, “Reinforcement with graphene nanosheets in aluminum matrix composites,” Scripta Materialia, vol. 66, no.8, pp. 594–597, January 2012.
14. M. Rashad, F. Pan, A. Tang and M. Asif, “Effect of graphene nanoplatelets addition on mechanical properties of pure aluminum using a semi-powder method,” Progress in Natural Science: Materials International, vol. 24, no.2, pp. 101-108, April 2014.
15. X. Gao, H. Yue, E. Guo, H. Zhang, X. Lin, L. Yao and B. Wang, “Preparation and tensile properties of homogeneously dispersed graphene reinforced aluminum matrix composites,” Materials & Design, vol. 94, pp. 54-60, January 2016.
16. S. Venkatesan and M. A. Xavior, “Mechanical behaviour of aluminium metal matrix composite reinforced with graphene particulate by stir casting method,” Journal of Chemical and Pharmaceutical Sciences, vol. 10, no. 1, pp.55-59, January - March 2017.
17. M. Singla, D. D. Dwivedi, L. Singh and V. Chawla, “Development of aluminium based silicon carbide particulate metal matrix composite,” Journal of Minerals and Materials Characterization and Engineering, vol. 8, no. 6, pp. 455-467, 2009.
18. M. Kok, “Production and mechanical properties of Al2O3 particle reinforced 2024 aluminium alloy composites,” Journal of Materials Processing Technology, vol. 161, no. 3, pp. 381-387, 2005.
19. Ü. Çöçen, K. Önel and İ. Özdemir, “Microstructures and age hardenability of Al-5%Si-0.2%Mg based composites reinforced with particulate SiC”, Composites Science and Technology, vol. 57, no. 7 pp. 801-808, 1997.
20. İ. Özdemir, Ü. Çöcen and K. Önel, “The Effect of forging on the properties of particulate – SiC - reinforced aluminium - alloy composites”, Composites Science and Technology, vol. 60, no.3, pp. 411-419, February 2000.