Karbon nanotüp takviyeli A356 matrisli kompozitin mekanik ve morfolojik özelliklerine karbon nanotüp oranının etkisi

Abstract

Bu çalışmanın amacı; A356 alüminyum alaşımına karbon nanotüp (KNT) ilave edilmesiyle elde edilen kompozitlerin mekanik ve morfolojik özelliklerinin incelenmesidir. Bu kapsamda, A356 matris malzemesi farklı oranlarda (%0,5, 1, 1,5 ve 2) KNT ile takviye edilerek KNT-A356 kompozitleri üretilmiş ve bu kompozitlerin sertlik, aşınma ve mikroyapı özellikleri incelenmiştir. Kompozit numune üretiminde toz metalürjisi yöntemi kullanılmıştır. Toz halde temin edilen A356 ve KNT'ler bilyeli öğütme ile karıştırılmış ve toz sıkıştırma kalıbında 694 MPa basınç uygulanarak soğuk preslenmiştir. Ardından kalıp, işlevsel bir fırın içerisine alınmış ve kalıp üzerine 32 kg ağırlık konularak 1 saat süreyle 200 °C'de sıcak presleme işlemi gerçekleştirilmiştir. Sıkıştırılan toz kütleleri 550 °C'de vakumlu ortamda 1 saat sinterlenmiştir. Üretimi gerçekleştirilen numunelerinin sertlik ölçümleri, aşınma testleri, SEM, MAPPING ve EDX analizleri yapılmıştır. Yapılan sertlik ölçümleri sonucunda, KNT takviyeli A356 matrisli kompozitlerin sertlik değerlerinde, KNT takviyesiz A356 (%0 KNT-A356) numunesine oranla %19,24 (%2 KNT-A356) ila %38,75 (%1 KNT-A356) aralığında artış gözlemlenmiştir. Aşınma testleri sonucunda, KNT içeriğinin artmasıyla aşınma miktarında artış, dolayısıyla aşınma dayanımında düşüş meydana gelmiştir. Aşınmaya bağlı en düşük ağırlık kaybı, %0 KNT-A356 numunesinde gerçekleşmiştir (22,9 mg). Numunelerin mikroyapılarını incelemek amacıyla yapılan SEM, MAPPING ve EDX analizleri sonucu, KNT'lerin A356 matris malzemesinin tane sınırları arasındaki boşluklarda yerleştiği ve böylece, artan KNT içeriğiyle, kompozitlerde aşınmayı hızlandıran daha boşluklu bir yapının oluştuğu gözlemlenmiştir.

The purpose of this study is to investigate the mechanical and morphological properties of composites made by adding carbon nanotubes to A356 aluminium alloy. In this context, CNT-A356 composites were produced by reinforcing various rates (%0,5, 1, 1,5 and 2) of CNTs to A356 matrix material, and hardness, wear and microstructure properties of this composites were investigated. Powder metallurgy method was used to produce composites. A356 and CNTs provided as powders were mixed with ball milling, and were cold pressed at 694 MPa in the compaction die. After that, die was put in a functional furnace, and hot pressing was carried out at 200 °C for 1 hour by placing 32 kg mass over the die. Pressed bulk powders were sintered in 550 °C for 1 hour under vacuum atmosphere. Hardness measurements, wear tests, SEM, MAPPING and EDX analyses of produced samples were carried out. In results of hardness measurements, enhancements in hardness values of CNT reinforced A356 matrix composites were observed in the range of 19,24% (2% CNTA356) to 38,75% (1% CNT-A356) in comperison with matrix. As a result of wear tests, an incerase of the wear amount, and so, decrease of wear strength occured by increasing of CNT rate. Minimum weight loss based on wear was occured in 0% CNT-A356 sample (22,9 mg). In results of SEM, MAPPING and EDX analyses made for investigating of sample microstructures, it's observed that, CNTs located at gaps in matrix grain boundaries and so, a more porous structure that accelerated wear was formed into composites by increasing of CNT content.