ZA27/Grafen/B4C nanokompozitlerin toz metalurjisi yöntemi ile üretilmesi ve özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, üretim yöntemi olarak toz metalürjisi tekniği kullanılarak ZA27/Grafen/B4C nanokompozitleri üretildi. Grafen ve B4C takviyeli malzemeler için ağırlıkça %(0-3) oranlarında ZA27 matris içerisine katılarak ZA27/Grafen ve ZA27/B4C nanokompozitleri üretimi gerçekleştirildi. Ağırlıkça %3 grafen miktarı sabit tutularak, %(0-3) B4C oranlarında ZA27/Grafen/B4C hibrit nanokompozitleri üretildi. Öğütme işlemi 0-4 saat arasında gerçekleştirilerek mekanik alaşımlamanın kompozitlerin özelliklerine etkileri incelenmiştir. Öğütülen tozlar 250 MPa ön presleme işlemine tabi tutulduktan sonra sıcak pres yöntemi ile 435°C ve 500 MPa basınç altında preslenerek nanokompozit ve hibrit nanokompozitler üretildi. Üretilen nanokompozitlerin fiziksel (yoğunluk ve gözenek miktarı), mekanik (sertlik, çekme mukavemeti ve aşınma), kimyasal (korozyon davranışları) ve karakterizasyon (mikroyapı, SEM, EDS ve XRD) özellikleri belirlenmiştir. Nanokompozitlerin aşınma davranışlarını belirlenmek için ball on disk aşınma deney düzeneğinde (1-10)N yüklerinde aşınma deneyleri yapıldı. Nanokompozitlerin elektrokimyasal korozyon deneyleri %3,5 NaCl çözeltisi içerisinde elektrokimyasal korozyon testleri gerçekleştirildi. Yapılan mikroyapı incelemelerinde B4C ve grafen partiküllerinin matris içerisinde homojen dağıldığı görülmüştür. Artan takviye oranlarında (hem grafen hem de B4C takviyeleri için) numunelerin gözenek miktarında artış gözlenirken mekanik özelliklerde(sertlik ve çekme mukavemeti değerleri) düşüş görülmüştür. En yüksek aşınma direnci 4 saatlik mekanik alaşımlama sonrası üretilen %3 grafen takviyeli nanokompozitlerde elde edilmiştir. En düşük korozyon hızı 1 saatlik mekanik alaşımlamayla üretilen %3 grafen takviyeli nanokompozitlerde elde edilmiştir.

In this study, ZA27/Graphene/B4C nanocomposites were produced using powder metallurgy technique as the production method. ZA27/Graphene and ZA27/B4C nanocomposites were produced by adding ZA27 matrix in the ratio of 0-3% by weight for Graphene and B4C reinforced materials. ZA27/Graphene/B4C hybrid nanocomposites were produced at a rate of 0-3% B4C, with a graphene content of 3%. Grinding was carried out for 0-4 hours to investigate the effects of mechanical alloying on the properties of composites. The milled powders were subjected to pre-pressing of 250 MPa, followed by hot pressing at 435 ° C and 500 MPa to produce nanocomposites and hybrid nanocomposites. The physical (density and porosity), mechanical (hardness, tensile strength and abrasion), chemical (corrosion behavior) and characterization (microstructure, SEM, EDS and XRD) properties of the nanocomposites produced were determined. In order to determine the wear behaviors of nanocomposites, abrasion tests were carried out on (1-10)N loads in ball on disk abrasion test system. Electrochemical corrosion tests of nanocomposites Electrochemical corrosion tests were carried out in 3.5% NaCl solution. In the microstructure studies, B4C and graphene particles were homogeneously dispersed in the matrix. Mechanical properties (hardness and tensile strength values) decreased when increasing amounts of porosity were observed at increasing reinforcement ratios (both for graphene and B4C reinforcements). The highest wear resistance was obtained in 3% graphene reinforced nanocomposites produced after 4 hours of mechanical alloying. The lowest corrosion rate was obtained in 3% graphene reinforced nanocomposites produced with 1 hour mechanical alloying.