Grafen-Silisyum Nitrür Partikül Takviyeli Kalsiyum Fosfat Matrisli Hibrit Kompozitlerin Üretimi ve Mekanik Davranışlarının İncelenmesi

Abstract

Bu çalışmada toz prosesleri kullanılarak HAP matris fazı, HAP-GNT, HAP-SN partikül takviyeli kompozitler ile HAP-GNT-SN hibrit kompozitler katı hal ve indüksiyon sinterleme yöntemleri ile üretilmiştir. Farklı partikül takviyelerinin kompozitlerin yoğunluğuna, sertliğine, basma dayanımına, aşınma davranışına etkisi incelenmiştir. HAP'ın katı hal sinterleme yöntemiyle en iyi sinterleme şartları en uygun parametre 1200°C ve 2 saat olarak belirlenmiştir. Katı hal sinterleme ile sinterlenmiş HAP-GNT kompozitler için maksimum basma dayanımı (220 MPa) ve en yüksek sertlik (6.5 GPa) ağ.1% grafen içeren kompozitte elde edilmiştir. Artan grafen oranıyla kütle kaybı aşınma sonrası azalmıştır. HAP-SN kompozitler için bu yöntemle tekrarlanabilir sonuçlar alınamamış numuneler çarpılmıştır. İndüksiyonla sinterleme çalışamaları sonuçlarından ise HAP-SN kompozitler sinterlenebilmiştir. Ağ.%1 SN takviyeli HAP numunelerde en yüksek basma mukavemeti (92 MPa), 1300 HV sertlik ve minimum kütle kaybı görülmüştür. İndüksiyonla sinterlenmiş HAP-SN-GNT hibrit kompozitlerin sonuçlarından; en yüksek basma dayanımı (125 MPa) ağ.%0.25 GNT-ağ.%1 SN kompozisyonu için elde edilmiştir. Sertlik değeri ise 1300 HV'nin üzerine çıkmış, sabit grafen içeren kompozitler için artan SN ile kütle kaybı azalmıştır. Yapılan SEM ve EDX analizi ile yapıda GNT ve SN'nin bulunduğu doğrulanmıştır.

In this study, HAP matrix phase, HAP-GNT, HAP-SN particle reinforced composites and HAP-GNT-SN hybrid composites were produced by solid state and induction sintering methods using powder processes. The effects of different particle reinforcements on the density, hardness, compressive strength and wear behavior of the composites were investigated. With the solid state sintering method of HAP, the best sintering conditions were determined as 1200°C and 2 hours as the most suitable parameter. For HAP-GNT composites sintered by solid state sintering, the maximum compressive strength (220 MPa) and the highest hardness (6.5 GPa) were obtained in the composite containing 1 wt.% graphene. With increasing graphene ratio, the mass loss decreased after abrasion. For HAP-SN composites, the samples that could not obtain reproducible results with this method. From the results of induction sintering studies, HAP-SN composites have been sintered. The highest compressive strength (92 MPa), hardness (1300 HV) and minimum mass loss were observed in HAP specimens reinforced with 1 wt.% SN. From the results of induction sintered HAP-SN-GNT hybrid composites; The highest compressive strength (125 MPa) was obtained for the 0.25 wt.% GNT - 1 wt.% SN composition. The hardness value increased above 1300 HV, and the mass loss decreased with increasing SN for composites containing fixed graphene. The presence of GNT and SN in the structure was confirmed by the SEM and EDX analysis.