Soğuk preslenmiş alüminyum-grafen nanoplate tozlarının geleneksel metot ile sinterlenmesi ve mekanik özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Toz metalurjisi (T/M), metal ve seramik tozlarının yüksek basınç ve sıcaklık yardımıyla katı ve dayanıklı parçalar haline getirilmesi yöntemi olarak ifade edilir. Bu doğrultuda, yapılan çalışmada alüminyum ve grafen tozları, farklı birleşim oranlarında karıştırılmış ve geleneksel metot ile sinterlenmiştir. Farklı birleşim oranlarında toz karışımları elde etmek için alüminyum tozu içerisine ağırlıkça % 0,1, % 0,2, % 0,3, % 0,4, % 0,5, % 0,6, % 0,8, % 1 ve % 2 oranlarında grafen tozu eklenmiştir. Toz karışımları homojen bir dağılım elde etmek için V-tipi karıştırıcıda 35 d/dak'lık devirle 2 saat boyunca karıştırılmıştır. Toz karışımları tek eksenli ve tek tesirli presleme cihazında 400 MPa basınç altında soğuk presleme yöntemi ile preslenmiştir. Sinterleme işlemi 620°C sıcaklıkta, 1 saat süre ile argon gazı altında gerçekleştirilmiştir. Sinterleme atmosferi olarak argon gazının tercih edilmesinin nedeni, argon gazının nötr bir atmosfer ortamı oluşturabilmesinden kaynaklanmaktadır. Deney numunelerinin üretilmesinden sonra alüminyum içerisindeki ağırlıkça grafen tozu artışının sinterleme parametreleri ile beraber, elde edilen kompozitin mekanik özelliklerinde nasıl değişimlere yol açtığını belirlemek amacıyla yoğunluk, yüzey pürüzlülük, aşınma sonrası ağırlık kayıpları ve sertlik değerleri belirlenmiştir. Ayrıca deney numunelerinin mikroyapılarında meydana gelen değişimleri görmek için SEM, EDX ve XRD analizleri yaptırılmış ve elde edilen sonuçlar irdelenmiştir.

Powder metallurgy (PM) is defined as a method of making metal and ceramic powders turn into solid and durable parts with the help of high pressure and temperature.In the study conducted in this direction, aluminum and graphene powders were mixed with different combination ratios and sintered by the conventional method. In order to obtain powder mixtures with different combination ratios, it is preferred to use at a rates of 0,1 %, 0,2 %, 0,3 %, 0,4 %, 0,5 %, 0,6 %, 0,8 %, 1 % and 2 % graphene powder was added into the aluminum powder. The powder mixtures were stirred for 2 hours at a speed of 35 rpm in a V-type mixer to obtain a homogeneous dispersion. Powder mixtures were pressed by cold pressing method under pressure of 400 MPa in single axis and single effect pressing device. Sintering was carried out at 620°C for 1 hour under argon gas. The reason why the argon gas is preferred as the sintering atmosphere is that argon gas can form a neutral atmospheric environment.After the production of the test samples, density, surface roughness, weight loss after abrasion and hardness values were determined in order to determine how the graphene increase by weight in aluminum leads to changes in the mechanical properties of the resulting composite together with the sintering parameters. In addition, SEM, EDX and XRD analyzes were performed to see the changes in the microstructures of the test samples and the results obtained were examined.