Çok Katmanlı Karbon Nanotüp Takviyeli Alüminyum Esaslı Kompozitlerin Mekanik Özellik ve Mikroyapı İncelemesi

Year 2021, Volume: 16 Issue: 1, 39 - 47, 21.01.2021

Mahmut Can Şenel

Abstract

Bu çalışmada, toz metalürjisi prosesi kullanılarak çok katmanlı karbon nanotüp takviyeli alüminyum esaslı kompozit malzemeler üretilmiştir. Karbon nanotüp katkı oranının (ağırlıkça %0.15, 0.30 ve 0.45) alüminyum esaslı kompozitlerin mikroyapısı, deneysel yoğunluğu, gözenekliliği, basma dayanımı ve Vickers sertliği üzerine olan etkisi incelenmiştir. Toz metalürjisi yöntemi; karıştırma, ultrasonik dağıtma, kurutma, süzme, sinterleme ve şekillendirme işlemlerinden oluşmaktadır. Numunelerin kristal yapısı ve mikroyapısı X-ışını kırınımı cihazı ve taramalı elektron mikroskobuyla incelenmiştir. En iyi mekanik özellikler ağırlıkça %0.3 karbon nanotüp katkılı alüminyum esaslı kompozit yapıda elde edilmiştir. Test sonuçlarına göre; saf alüminyuma kıyasla ağırlıkça %0.3 katkılı alüminyum esaslı kompozitin basma dayanımının ~%72. Vickers sertliğinin ~%38 ve deneysel yoğunluğunun ~%2 oranında iyileştiği tespit edilmiştir. Ağırlıkça %0.30 katkı oranının üzerinde ise taramalı elektron mikroskobu altında gözlemlenen karbon nanotüplerin topaklanması sebebiyle Al-KNT kompozitlerin mekanik dayanımının kötüleştiği düşünülmektedir.

Keywords

Alüminyum, Kompozit, Karbon Nanotüp, Toz Metalürjisi, Mikroyapı

References

• Şenel, M.C., Gürbüz, M. ve Koç, E., (2015). Grafen Takviyeli Alüminyum Matrisli Yeni Nesil Kompozitler. Mühendis ve Makina Dergisi, 56(669):36-47.
• Şahin, İ., (2014). Alüminyum Matrisli Kompozit Malzemelerin Matkap ile Delinmesi Konusunda Yapılan Çalışmaların İncelenmesi. Mühendis ve Makina Dergisi, 55(649):9-16.
• Şahin, Y., (2006). Kompozit Malzemelere Giriş. Ankara: Seçkin Yayınevi.
• Şenel, M.C, Gürbüz, M. ve Koç, E., (2017). Grafen Takviyeli Alüminyum Esaslı Kompozitlerin Üretimi ve Karakterizasyonu. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 23(8):974-978, DOI:10.5505/pajes.2017.65902.
• Öztop, B. ve Gürbüz, M., (2018). Investigation of Properties of Composites Produced from Waste Aluminum with Si3N4 Reinforcement. Technological Applied Sciences, 13(1):57-66.
• Gürbüz, M., (2018). Atık İçecek Kutularından Üretilmiş Alüminyumun Mekanik Özelliklerine Soğuk İşlemin Etkisi. Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Fen ve Mühendislik Dergisi, 20(58):28-35, DOI:10.21205/deufmd. 2018205803.
• Chawla, K.K., (2006). Composite Materials, New York: Springer.
• Koli, D.K., Agnihotri, G., and Purohit, R., (2012). Advanced Aluminium Matrix Composites: the Critical Need of Automotive and Aerospace Engineering Fields. Materials Today: Proceedings, 2(4-5):3032-3041, DOI: 10.1016/j.matpr.2015.07.290.
• Macke, A., Schultz, B.F., and Rohatgi, P., (2012). Metal Matrix Composites Offer the Automotive Industry an Opportunity to Reduce Vehicle Weight. Improve Performance. Advanced Materials&Proceedings, vol:170, pp:19-23.
• German, R.M., (2005). Powder Metallurgy and Particulate Materials Processing. New Jersey:Princeton University Press, pp:221.
• Dieter, G.E., (1988). Mechanical Metallurgy, London: McGraw-Hill, pp:376.
• Topcu, I., (2018). Karbon Nanotüp Takviyeli Alüminyum Matriksli AlMg/KNT Kompozitlerinin Mekanik Davranışlarının İncelenmesi, Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 4:99-109, DOI: 10.28979/comufbed.359796.
• Agnew, S.R., Horton, J.A., Lillo, T.M., and Brown, D.W., (2004). Enhanced Ductility in Strongly Textured Magnesium Produced by Equal Channel Angular Processing. Scripta Materialia, 50(3):377-381, DOI: 10.1016/j.scriptamat.2003.10.006.
• Mansoor, M. and Shahid, M., (2016). Carbon Nanotube-Reinforced Aluminum Composite Produced by Induction Melting. Journal of Applied Research and Technology, 14(4):215-224, DOI: 10.1016/j.jart.2016.05.002.
• Mohammed, S.M.A.K. and Chen, D.L., (2019). Carbon Nanotube Reinforced Aluminum Matrix Composites. Advanced Engineering Materials, number:1901176, pp:1-26, DOI: 10.1002/adem.201901176.
• Sridhar, I. and Narayanan, K.R., (2009). Processing and Characterization of MWCNT Reinforced Aluminum Matrix Composites, Journal of Materials Science, 44(1750-1756),DOI: 10.1007/s10853-009-3290-5.
• Choi, H.J., Shin, J.H., and Bae, D.H., (2012). The Effect of Milling Conditions on Microstructures on Microstructures and Mechanical Properties of Al/MWCNT Composites. Composites: Part A, Volume:43, pp:1061-1072, DOI: 10.1016/j.compositesa.2012.02.008.
• Şenel M.C. and Gürbüz, M., (2020). Investigation on Mechanical Properties and Microstructure of B4C/Graphene Binary Particles Reinforced Aluminum Hybrid Composites. Metals and Materials International, DOI: 10.1007/s12540-019-00592-w.
• Şenel, M.C., Gürbüz, M., and Koç, E., (2018). Mechanical and Tribological Behaviors of Aluminum Matrix Composites Reinforced by Graphene Nanoplatelets. Journal of Materials Science and Technology, 34(16):1980-1989,DOI: 10.1080/02670836.2018.1501839.
• Ma, B., Wang, J., Lee, T.H., Dorris, S.E., Wen, J., and Balachandran, U., (2018). Microstructural Characterization of Al4C3 in Aluminum–Graphite Composite Prepared by Electron-Beam Melting. Journal of Materials Science, Volume:53, pp:10173-10180, DOI: 10.1007/s10853-018-2336-y.
• Rubel, R.I., Ali, H., Jafor, A., and Alam, M., (2019). Carbon Nanotubes Agglomeration in Reinforced Composites: A Review. Materials Science, 6(5):756-780, DOI: 10.3934/matersci.2019.5.756.
• Esawi, A.M.K., Morsi, K., Sayed, A, Gawas, A.A., and Borah, P., (2009). Fabrication and Properties of Dispersed Carbon Nanotube-Aluminum Composites. Materials Science and Engineering. 508(1-2):167-173, DOI: 10.1016/j.msea.2009.01.002.