Alüminyum matrisli rGO takviyeli kompozitlerin üretimi
Production of aluminum matrix rGO reinforced composites
Yazar: YAKUP PEHLİVAN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ HARUN GÜL
Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Alüminyum, kimyasal sembolü Al olan, hafif, dayanıklı, genellikle gümüşmsi beyaz renkte olan bir metaldir. Bu metal, genellikle havacılık, otomotiv sektörü, inşaat malzemeleri, ambalaj endüstrisi ve birçok farklı endüstride yaygın olarak kullanılır. Alüminyumun başlıca özellikleri şunlardır: Hafiflik, dayanıklılık, esneklik, ısıl ve elektriksel özellikler, korozyona direnç ve geri dönüşüm.
Alüminyum geniş bir kullanım alanına sahiptir. Ambalaj endüstrisi, inşaat ve yapı endüstrisi, ulaşım sektörü, elektrik ve elektronik, gıda ve mutfak eşyaları gibi bir çok alanda kullanılmaktadır.
 Kompozit malzemeler, çeşitli malzemelerin bir araya getirilmesiyle oluşturulan, genellikle özelliklerini birleştirerek daha güçlü, daha hafif veya daha dayanıklı bir malzeme elde etmek için kullanılan yapı malzemeleridir. Bu malzemeler, iki temel bileşen üzerine kuruludur:
Matris: Genellikle polimerik bir yapı olan matris, kompozit malzemelerdeki diğer malzemelerin bir arada tutulmasını sağlar. Bu matris malzemesi genellikle epoksi, polyester, vinil ester veya polietilen gibi maddelerden oluşur.
Güçlendirici: Matris içinde yer alan malzemedir ve genellikle kompozitin dayanıklılığını ve mukavemetini artırmak için kullanılır. Karbon elyafı, cam elyafı, kevlar veya doğal lifler gibi malzemeler güçlendirici olarak kullanılabilir.
Bu çalışma da toz metalursiji yönteminden faydalanarak alüminyum matrisli indirgenmiş grafen oksit (rGO) takviyeli kompozitler akım destekli sinterleme yöntemi ile (ECAS) üretilmiştir. Üretilen numulerde kullanılan alümiyumun ortalama tane boyutu 20 mikron olup 2 ile 5 tabakalı indirgenmiş grafen oksitler aracılı ile kompozit malzemeler elde edilmiştir. Bu amaçla saf alüminyum, %3, %8 ve %16 rGO katkılı kompozit malzemeler ECAS yöntemi ile 2000A/14 dk şartlarında üretilmiştir. Üretilen kompozitlerin karekterizasyonu için taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve X ışınları kırınım analizi (XRD) tekniklerinden faydalanılmıştır. Ayrıca kompozitlerin elektro kimyasal davranışlarını belirlemek amacıyla korozyon testi yapılmıştır. Artan rGO takviyesi ile homojen dağılıma sahip alüminyum matrisli kompozit yapılar elde edilmiştir. rGO fazının varlığı XRD analizi ile de doğrulanmıştır. Elektro kimyasal testler sonucunda artan rGO takviyesi ile korozyon dayanımının arttığı tespit edilmiştir. En yüksek korozyon dayanımına sahip malzemenin de %16 rGO içeren alüminyum matrisli kompozit malzeme ile elde edildiği ortaya konmuştur. Bununla birlikte kompozit malzemelerde en yüksek sertlik değeri %3 rGO içeren kompozit malzemede olduğu, aşınma dayanımı ve sürtünme katsayısı açısından ise optimum sonuca yine en düşük grafen oksit içeren (%3 rGO) kompozit malzemede ulaşılmıştır.

Abstract:
Aluminium, chemical symbol Al, is a lightweight, durable metal, usually silvery-white in colour. This metal is widely used in aerospace, automotive, building materials, packaging and many other industries. The main properties of aluminium are: Light weight, strength, flexibility, thermal and electrical properties, corrosion resistance and recycling.
Aluminium has a wide range of uses. It is used in many areas such as packaging industry, construction and building industry, transport sector, electrical and electronics, food and kitchenware.
 Composite materials are building materials created by combining various materials, usually used to obtain a stronger, lighter or more durable material by combining their properties. These materials are based on two basic components:
Matrix: The matrix, which is usually a polymeric structure, ensures that other materials in composite materials are held together. This matrix material usually consists of materials such as epoxy, polyester, vinyl ester or polyethylene.
Reinforcement: It is the material contained in the matrix and is usually used to increase the durability and strength of the composite. Materials such as carbon fibre, glass fibre, kevlar or natural fibres can be used as reinforcement.
In this study, reduced graphene oxide (rGO) reinforced composites with aluminium matrix were fabricated by using powder metallurgy method by current assisted sintering (ECAS). The average grain size of aluminium used in the produced samples is 20 microns and composite materials were obtained by means of 2 to 5 layers of reduced graphene oxides. For this purpose, pure aluminium, 3%, 8% and 16% rGO doped composite materials were produced by ECAS method under 2000A/14 min conditions. Scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction analysis (XRD) techniques were used for the characterisation of the composites. Corrosion tests were also carried out to determine the electrochemical behaviour of the composites. Aluminium matrix composite structures with homogeneous distribution were obtained with increasing rGO reinforcement. The presence of rGO phase was also confirmed by XRD analysis. As a result of electro chemical tests, it was determined that corrosion resistance increased with increasing rGO reinforcement. It was revealed that the material with the highest corrosion resistance was obtained with aluminium matrix composite material containing 16% rGO. However, the highest hardness value in composite materials was found in the composite material containing 3% rGO, while the optimum result in terms of wear resistance and friction coefficient was reached in the composite material with the lowest graphene oxide content (3% rGO).