SiO2/ZrO2 Nano Partikül Katkılı Alüminyum Matrisli Kompozitlerin Mekanik Özelliklerinin ve Mikroyapılarının Karşılaştırılması
Öz
Bu çalışmada, toz metalürjisi yöntemiyle ağırlıkça farklı katkı oranlarında (SiO2: %1-9, ZrO2: %1-12) nano zirkonyum dioksit (ZrO2) veya silisyum dioksit (SiO2) katkılı alüminyum esaslı kompozitler üretilmiştir. Üretilen numunelerin faz yapısı, basma dayanımı, sertliği, yoğunluğu ve mikroyapısı sırasıyla; X-ışını kırınımı cihazıyla, basma test makinasıyla, mikro Vickers sertlik ölçüm cihazıyla, Arşimet yoğunluk ölçüm kitiyle ve taramalı elektron mikroskobuyla incelenmiştir. Yürütülen testler neticesinde; en yoğun mikroyapı ve en üstün mekanik özellikler Al-%9ZrO2 (basma dayanımı: 288 MPa, sertlik: 69 HV) ve Al-%6SiO2 (basma dayanımı: 267 MPa, sertlik: 50 HV) kompozit yapıda elde edilmiştir. Saf alüminyuma kıyasla Al-%6SiO2 kompozitin basma dayanımı ve sertliği %44.3, %66.7 oranlarında artarken; Al-%9ZrO2 kompozitin basma dayanımının ve sertliğinin %55.7, %130 oranlarında arttığı belirlenmiştir. Sonuç olarak aynı katkı oranında kullanılan ZrO2 partiküllerinin, SiO2 partiküllerine kıyasla alüminyum matrisin mekanik özelliklerini iyileştirmede daha etkili olduğu tespit edilmiştir.
Anahtar Kelimeler
Alüminyum, Kompozit, Mikroyapı, Silisyum dioksit, Zirkonyum dioksit
Destekleyen Kurum
Ondokuz Mayıs Üniversitesi
Proje Numarası
PYO.MUH.1901.20.001
Teşekkür
Bu çalışmada, yazarlar SEM ve XRD analizleri konusunda destekleri sebebiyle Ondokuz Mayıs Üniversitesi (OMÜ) Karadeniz İleri ve Teknoloji Araştırma Merkezi’ne teşekkür etmektedir. Bu çalışma, OMÜ Proje Yönetim Ofisi tarafından PYO.MUH.1901.20.001 kodlu proje ile desteklenmektedir.
Kaynakça
- AbuShanab, W. S., Moustafa, E. B., Ghandourah, E., & Taha, M. A. (2020). Effect of graphene nanoparticles on the physical and mechanical properties of the Al2024-graphene nanocomposites fabricated by powder metallurgy. Results in Physics, 19, 1-12. doi:10.1016/j.rinp.2020.103343
- Becker, W. (2002). Failure Analysis and Prevention. USA: ASM International.
- Boppanaa, S. B., Samuel, D., Anil Kumar, M. R., Vijee, K., & Aravinda, T. (2020). Synthesis and characterization of nano graphene and ZrO2 reinforced Al6061 metal matrix composites. Journal of Materials Research and Technology, 9(4), 7354-7362. doi:10.1016/j.jmrt.2020.05.013
- Callister, W. D., & Rethwisch, D. G. (2014). Materials Science and Engineering. UK: John Wiley&Sons.
- Cavaliere, P., Jahantigh, F., Shabani, A., & Sadeghi, B. (2018). Influence of SiO2 nanoparticles on the microstructure and mechanical properties of Al matrix nanocomposites fabricated by spark plasma sintering. Composites Part B: Engineering, 146, 60-68. doi:10.1016/j.compositesb.2018.03.045
- Garvie, R. C., Hannink R., & Pascoe, R. T. (1975). Ceramic steel. Nature, 258, 703-704.
- Gireesh, C. H., Prasad, K. D., Ramji, K., & Vinay, P. (2018). Mechanical characterization of aluminium metal matrix composite reinforced with aloe vera powder. Materials Today: Proceedings, 5(2), 3289-3297. doi:10.1016/j.matpr.2017.11.571
- Gül, F., & Şenel, L. (2010). Takviye parçacık boyutunun SiO2 takviyeli Al-Si kompozitlerin abrasiv aşınma davranışı üzerinde etkisi. Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 24(2), 194-199.
- Kanbur, H. (2008). Yalıtkan tabakalı Al/p-Si Schottky diyotlarda elektriksel karakteristiklerin sıcaklığa bağlı incelemesi. (PhD), Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, Türkiye.
- Khan, A., Abdelrazeq, M. W., Mattli, M. R., Yusuf, M. M. Alashraf, A., Matli, P. R., & Shakoor, R. A. (2020). Structural and mechanical properties of Al-SiC-ZrO2 nanocomposites fabricated by microwave sintering technique. Crystals, 10(10), 1-12. doi: 10.3390/cryst10100904