ZA27/Graphite/Al2O3 hibrit nanokompozitlerin üretilmesi ve özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, döküm yöntemi ile elde edilen ZA27 alaşımı gaz atomizasyonu yöntemi ile toz haline getirilmiştir. Matris malzemesi olarak ZA27 tozları (d50: 40,2µm), takviye malzemesi olarak, nano grafit ve alümina (d50:100 nm) tozları kullanılmıştır. ZA27/Grafit ve ZA27/Al2O3 nanokompozitleri geleneksel toz metalürjisi ve mekanik alaşımla yöntemleriyle üretilmiştir. Takviye miktarının ve öğütme süresinin nanokompozitlere olan etkisi araştırılmıştır. Nano-grafit ve alümina tozları ile ZA27 tozları gezegen tipi bilyeli öğütücüde (Retsch PM 100) tungsten karbür hazne kullanılarak 8 saat öğütülmüş ve yapı içerisindeki topaklanmaların dağıtılması sağlanmıştır. Öğütülen tozlar, bir kalıp içerisinde 300 MPa basınç altında 2 dakika bekletilerek soğuk preslenmiştir. 2.5 saat boyunca 435 0C sıcaklıkta sinterlendikten sonra 600 MPa basınç altında sıcak preslenmiştir. Elde edilen hibrit nanokompozitlerin içyapı, yoğunluk-porozite, sertlik ve çekme mukavemeti gibi özellikleri incelenmiştir. Üretilen hibrit nanokompozitler içerisinde en yüksek sertlik değeri grafit oranının hacimce %1, alümina oranının hacimce %4 olduğu numunede elde edilmiştir. Grafitin mekanik özellikleri olumsuz yönde etkilediği, alüminanın ise mekanik özellikleri iyileştirici bir etki yaptığı görülmüştür.

In this study, ZA27 alloy obtained by casting technique was atomized by gas atomization method. ZA27 powder used as a matrix material (d50: 40,2μm) was reinforced with nano graphite and alumina (d50: 100 nm) powders. ZA27 / Graphite and ZA27 / Al2O3 nanocomposites were produced by the traditional powder metallurgy and mechanical alloying method. The effect of reinforced content and milling time was investigated on the mechanical properties of nanocomposites. ZA27 matrix powders with nano graphite and alumina particles were milled in a planetary ball-mill (Retsch PM 100) at room temperature using a tungsten carbide bowl for 8 h in order to break up the hard agglomerates. The milled powders were uni-axially cold pressed in a die up to 300 MPa for 2 min. The samples in the die were hot pressed at 435 °C and 600 MPa for 2,5 h. The microstructures, density, hardness and tensile strength of these nanocomposites were investigated. It has been shown that ZA27/1vol.% graphite - 4 vol.% Al2O3 composite has higher hardness value. The graphite has adversely effected on mechanical properties of nanocomposites, but alumina improved to mechanical properties of ones.