Atık alüminyum içecek kutuları kullanarak grafen/SiC takviyeli kompozitlerin üretimi ve mekanik karakterizasyonu

Abstract

Bu tez çalışmasında; karıştırma döküm yöntemiyle ağırlıkça %1, %3, %5, %7 ve %9 oranlarında SiC takviyeli kompozitler, %0,05, % 0,15, % 0,30, % 0,45, % 0,60 ve % 0,75 oranlarında grafen takviyeli kompozitler ve SiC ve grafen takviyeli hibrit kompozitler üretilmiştir. Elde edilen kompozit numunelere yoğunluk, sertlik, çekme, basma, çentik darbe, aşınma dayanımı, eğme dayanımı, mikroyapı ve kristal yapı incelemeleri yapılmıştır. Mikroyapı analizlerinde kompozit yapı içinde SiC ve grafen tozları homojen şekilde dağıldığı gözlemlenmiştir. SiC kompozitlerde, en yüksek sertlik 89,80 HV0,2 (AlSiC9), max. çekme ve basma dayanımı sırasıyla 193,47 MPa (AlSiC1) ve 763,69 MPa(AlSiC5), kırılma enerjisi 32,82 J (AlSiC1), elastisite modülü 74,9 Gpa (AlSiC5) bulunmuş. Aşınma testinde ise min. aşınma oranı AlSiC9 kompozitinde elde edilmiştir. Grafen takviyeli kompozitlerde, en yüksek sertlik 78,84 HV0,2 (AlGrf0,05), max. çekme ve basma dayanımı sırasıyla 223,84 MPa (AlGrf0,45) ve 756,04 MPa (AlGrf0,05), kırılma enerjisi 117,42J (AlGrf0,05), elastisite modülü 114,4 GPa (AlGrf0,75) bulunmuş. Aşınma testinde ise min. aşınma oranı AlGrf0.75 kompozitinde elde edilmiştir. Hibrit kompozitlerde takviye elemanları matris içerisinde homojen dağılım göstermiştir. Sertlik sonuçlarına göre en yüksek sertlik 75.66HV0,2 (AlSiC9Grf0,3), max. çekme ve basma dayanımı sırasıyla 178,56 MPa (AlSiC1Grf0,45) ve 892,48 MPa (AlSiC1Grf0,15), en yüksek kırılma enerjisi 161,53 J (AlSiC9Grf0,05), en yüksek elastisite modülü 76,8 GPa (AlSiC1Grf0,75) bulunmuş. Aşınma testinde ise min. aşınma oranı (W=2,29x10-5 mm3/Nm) AlSiC9Grf0,75 kompozitinde elde edilmiştir.

In this thesis; %1, %3, %5, %7 and %9 SiC, %0,05, %0,15, %0,30, %0,45, %0,60 and %0,75 graphene and SiC-graphene reinforced aluminum matrix hybrid composites were manufactured by stir casting method. Density, hardness, tensile, compression, notch impact, abrasion resistance, bending strength, microstructure and crystal structure examinations were performed on the obtained composite samples. In microstructure analysis, it was observed that SiC and graphene powders were homogeneously distributed inside the composite structure. In SiC composites, the highest hardness achieved was 89,80 HV0,2 (AlSiC9), maximum tensile and compressive strength were 193,47 MPa (AlSiC1) and 763,69 MPa (AlSiC5) respectively. 32,82 J (AlSiC1) of fracture toughness, 74,9 GPa (AlSiC5) of elasticity modulus were calculated. In the abrasion test, minimum wear rate was obtained in AlSiC9 composite among SiC reinforced composites. In graphene-reinforced composites, the highest hardness was 78,84 HV0.2 (AlGrf0,05), maximum tensile and compressive strength of 223,84 MPa (AlGrf0,45) and 756,04 MPa (AlGrf0,05), fractrue toughness of 117,42J (AlGrf0,05), elasticity modulus of 114,4 GPa (AlGrf0,75) were calculated. In the abrasion test, minimum wear rate was obtained in AlGrf0,75 composite among graphene reinforced composites. In hybrid composites, the reinforcing elements showed homogeneous distribution within the matrix. According to the results, the highest hardness was 75,66 HV0.2 (AlSiC9Grf0,3), maximum tensile and compressive strength were 178,56 MPa (AlSiC1Grf0,45) and 892,48 MPa (AlSiC1Grf0,15), highest fracture toughness was calculated 161,53 J (AlSiC9Grf0,05), highest elasticity modulus was found 76,8 GPa (AlSiC1Grf0,75) found. In the abrasion test, minimum wear rate (W = 2.29x10-5 mm3 / Nm) was obtained in AlSiC9Grf0,75 composite.