Toz metalurjisi yöntemiyle karbon nanotüp takviyeli alüminyum matrisli kompozitlerin üretimi ve mikroyapı,mekanik,korozyon özelliklerinin araştırılması

Abstract

Mühendislik uygulamalarında kullanılan malzeme grupları içerisinde kompozitler öne çıkan mekanik ve fiziksel özelliklerinden dolayı vazgeçilmez bir yere sahiptirler. Örnek olarak karbon nanotüp (CNT) takviyeli kompozitler verilebilir. Polimer, seramik ve metal matriksi takviyelendirmek için CNT'ler üzerinde birçok çalışma yapılmasına rağmen yüksek mukavemet ve rijitlikle birlikte hafif tasarım gerektiren otomotiv ve havacılık uygulamalarında CNT takviyeli kompozitlerin üretim ve işletme giderlerinin birim maliyeti düşürülmeye çalışılmaktadır. Bu çalışmada toz metalurjisi yöntemiyle AA6061 kalite alüminyum (Al) talaş içerisine farklı oranlarda günümüz teknolojisinin en önemli malzemelerinden biri olan çok duvarlı karbon nanotüp (MCNT) ve Al toz ayrı ayrı ve çoklu katılmasıyla istenilen bileşimde karışım olarak elde edilmiştir. Elde edilen karışımlar 3 saat boyunca 300 devir/dk'da mekanik öğütme işleminden sonra mekanik olarak tasarlanan kalıplarda preste sıkıştırılıp ve atmosfer kontrollü fırında 9:1 ve 16:1 ekstrüzyon oranlarında 350C'de ekstrüzyon edilerek CNT takviyeli Al matriksli kompozit üretilmiştir. Üretilen kompozitlerin yapısal karakterizasyonu optik mikroskop (OM), taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve X-ışını Difraksiyonu (XRD) yardımıyla gerçekleştirilmiştir. Mikroyapı analizinden sonra kompozitlere mikrosertlik, aşınma ve basma testleri uygulanmıştır. Numunelerin mikrosertliği, aşınma direnci ve basma mukavemeti mikroyapısal değişimlere bağlı olarak açıklanmıştır. Ayrıca, talaş ve CNT içeriğine bağlı olarak kompozitlerin korozyon davranışları incelenmiştir.

Composites which are the groups of materials have an indispensable role in the materials due to their outstanding mechanical and physical properties. One example is Carbon Nanotube (CNT) reinforced composites. Although most researchers have focused on using CNTs to reinforce polymeric, ceramic and metal matrices, the rise in of CNT-reinforced composites emerging as attractive materials combining light weight with superior strength and stiffness reduced unit cost of production. Potential applications include automotive and aerospace industries. Composites which are the groups of materials have an indispensable role in the materials. Especially after the last decade, the need for composite has increased for otomotive and aircraft. The rise in the strength/weight ratio reduced unit cost of production. In this work, powder metallurgy techniqu was employed to produce a nano composite with unique mechanical properties. 6061 Aluminum (Al) chips were used along with 99.7 % purity Aluminium (Al) powder and multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs) to produce Al-CNT composites. In the first phase of the work, Al-CNT composite mixture was produced by mechanical milling at low milling speed (300 rpm) for 3 h. The composite mixture was processed into bulk material by compaction, and hot extrusion using a cylindrical compaction and extrusion die with extrusion ratio 9:1 and 16:1. Optical Microscopy (OM), Scanning electron microscopy (SEM) and X-Ray diffraction (XRD) were used to evaluate structural characterization. Compressive, wear microhardness and corrosion tests were used to characterize the mechanical and corrosion properties.