Hurda Alüminyumdan Grafen ve Sic Takviyeli Alüminyum Hibrit Kompozitlerin Üretimi ve Karakterizasyonu

Abstract

Bu tez çalışmasında, azot gazı altında karıştırmalı döküm yöntemiyle Al6013-SiC kompozitler ve Al6013-%10SiC-grafen hibrit kompozitler üretilmiştir. Hurda Al6013 matris malzemesine ağırlıkça %5, 10 ve 15 takviye oranlarında SiC ilave edilerek üretilen Al6013-SiC kompozitler arasında en iyi mekanik ve tribolojik özelliklere %10SiC takviye oranında ulaşılmıştır. Bu nedenle hurda Al6013 matris malzemesine ağırlıkça %10SiC ve %0,5, 1 ve 1,5 oranlarında grafen ilavesi yapılarak Al6013-%10SiC-grafen hibrit kompozitler üretilmiştir. Üretilen bu kompozitlerin yoğunluğu, gözeneklilik oranı, Vickers sertliği, kütle kaybı, aşınma oranı, sürtünme katsayısı ve mikro yapıları incelenmiştir. Al6013-SiC kompozitler arasında en düşük gözeneklilik oranı (%5,35), en yüksek Vickers sertliği (169±3 HV), en düşük kütle kaybı (1,1 mg), aşınma oranı (0,840x10-7 mm3/Nm) ve sürtünme katsayısı (µ=0,29) Al6013-10SiC kompozitte elde edilmiştir. SEM analizlerinde %15 SiC takviye oranında SiC partiküllerinin topaklandığı gözlemlenmiştir. Bu topaklanma Al6013-15SiC kompozitin mekanik ve tribolojik özelliklerini olumsuz yönde etkilemiştir. Al6013-%10SiC-grafen hibrit kompozitler arasında en yüksek deneysel yoğunluk (2,64 g/cm3), en düşük gözeneklilik oranı (%4,54), en yüksek Vickers sertliği (187±4 HV), en düşük kütle kaybı (0,7 mg), aşınma oranı (0,530x10-7 mm3/Nm) ve sürtünme katsayısı (µ=0,20) Al6013-10SiC-0,5grafen hibrit kompozitte elde edilmiştir. SEM analizlerinde %1 ve 1,5 grafen takviye oranında grafen partiküllerinin topaklandığı gözlemlenmiştir. Bu topaklanma Al6013-10SiC-1grafen ve Al6013-10SiC-1,5grafen kompozitlerin mekanik ve tribolojik özelliklerini olumsuz yönde etkilemiştir. Sonuç olarak belirli oranlarda SiC ve grafen takviyesinin Al6013 matris malzemesinin mekanik ve tribolojik özelliklerini iyileştirdiği tespit edilmiştir.

In this thesis, Al6013-SiC composites and Al6013-10%SiC-graphene hybrid composites were produced by stir casting method under nitrogen gas. SiC (5, 10 and 15 wt%) was reinforced to the scrap Al6013 matrix material. Among the Al6013-SiC composites, the best mechanical and tribological properties were achieved at 10 wt% SiC reinforcement rate. For this reason, Al6013-10%SiC-graphene hybrid composites were produced by adding 10 wt% SiC and 0.5, 1 and 1.5 wt% graphene to the scrap Al6013 matrix material. The density, porosity rate, Vickers hardness, mass loss, wear rate, friction coefficient and microstructure of these produced composites were examined. Among the Al6013-SiC composites, the lowest porosity rate (5.35%), highest Vickers hardness (169±3 HV), lowest mass loss (1.1 mg), wear rate (0.840x10-7 mm3)/Nm) and friction coefficient (µ=0.29) were obtained in the Al6013-10SiC composite. In SEM analyses, it was observed that SiC particles were agglomerated at 15 wt% reinforcement rate. This agglomeration negatively affected the mechanical and tribological properties of the Al6013-15SiC composite. Among the Al6013-10%SiC-graphene hybrid composites, the highest experimental density (2.64 g/cm3), lowest porosity rate (4.54%), highest Vickers hardness (187± 4 HV), lowest mass loss (0.7 mg), wear rate (0.530x10-7 mm3/Nm) and friction coefficient (µ=0.20) were obtained in the Al6013-10SiC-0.5graphene hybrid composite. In SEM analyses, it was observed that graphene particles were agglomerated at 1 and 1.5 wt% reinforcement rate. This agglomeration negatively affected the mechanical and tribological properties of the Al6013-10SiC-1graphene and Al6013-10SiC-1.5graphene composites. As a result, it has been determined that SiC and graphene reinforcement at certain rates improves the mechanical and tribological properties of the Al6013 matrix material.