Alüminyum matrisli farklı oranlarda grafen içeren B4C takviyesi ile üretilen kompozitlerin tribolojik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of tribological properties of composites produced by boron carbide reinforcement containing different proportions of graphene with aluminium matrix
Yazar: SATİYE BURCU KELEZ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ENGİN ÇEVİK
Karabük Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, %50 AA1050 matrisli farklı oranlarda grafen içeren B4C partikül takviyeli kompozitlerin mekanik ve tribolojik özellikleri incelenmiştir.
Vakum destilasyon ünitesi ile mikro boyuttaki B4C seramik takviyenin yüzeyine %0,25, %0,50 ve %1 oranlarında homojen dağılım sağlanacak şekilde grafen katkılama işlemi uygulanmıştır. Ø7x50 ölçülerinde 48μm ortalama tane boyutuna sahip B4C tozları kullanılarak preformlar hazırlanmıştır. Oluşturulan preformlara, 800 ◦C'de basınçlı infiltrasyon tekniği ile 8 bar basınç uygulanarak AA1050 matris infiltre edilmiştir. Üretilen kompozit numunelerin karakterizasyonları için XRD ve SEM analizleri gerçekleştirilmiştir. Mekanik dayanımlarını belirlemek için ise sertlik, basma testleri gerçekleştirilirken son olarak aşınma testleri uygulanmıştır. 
Elde edilen sonuçlara göre B4C takviyesinin yapı içerisinde homojen olarak dağıldığı ancak grafen oranı %1'e çıktığında matriste porozitelerin oluştuğu dikkat çekmiştir. Bu durumun artan grafen oranına bağlı olarak artış gösterdiği görülmüştür. En yüksek sertlik %50 AA1050 matris+%49,50 B4C+%0,50 GNP olan numunede görülürken en düşük sertlik %50 AA1050 matris+%50 B4C olan numunede gözlenmiştir. Bu sebeple grafen katkılamasının %0,50 oranına kadar kompozitlerin sertliğinin artış göstermesini sağlarken daha yüksek grafen katkılamasında artan porozitenin etkisiyle kompozitlerin sertlik değerini düşürdüğü tespit edilmiştir. Basma testi sonuçları ise sertlik testi ile paralellik içerisindedir. Aşınma testi sonuçlarına göre en yüksek aşınma %50 AA1050 matris+%49 B4C+%1 GNP görülürken en düşük aşınma ise %50 AA1050 matris+%49,5 B4C+ %0,50 GNP olan numunelerde gözlenmiştir.

Abstract:
In this study, the mechanical and tribological properties of B4C particle reinforced composites containing %50 AA1050 matrix and different rations of graphene were investigated.
With the vacuum distillation unit, graphene doping was applied to the surface of the micro-sized B4C ceramic reinforcement in a homogeneous distribution of 0,25%, 0,50% and 1% preforms were prepared by using B4C powders with an average particle size of 48μm in dimensions of Ø7x50. Aluminium matrix was infiltrated to the preforms by applying 8 bar pressure with the pressure infiltration technique at 800 ◦C. XRD and SEM analyzes were performed for the characterization of the produced composite samples. In order to determine their mechanical strength, hardness and compression tests were carried out, finally abrasion tests were applied.
According to the results, it was noticed that the B4C reinforcement was homogeneously distributed in the structure, but when the graphene ratio increased to %1, porosities were formed in the matrix. It was observed that this situation increased depending on the graphene rate. The highest hardness was observed in the sample with 50% AA1050 matrix + 49.50% B4C + 0.50% GNP, while the lowest hardness was observed in the sample with 50% AA1050 matrix + 50% B4. For this reason, it has been determined that the graphene doping increases the hardness of the composites up to 0.50%, while the higher graphene doping reduces the hardness value of the composites with the effect of the increased porosity. Compression test results are in paralel with the hardness test. According to the abrasion test results, the highest wear was observed in samples with 50% AA1050 matrix + 49% B4C + 1% GNP, while the lowest wear was observed in samples with 50% AA1050 matrix + 49.5% B4C + 0.50% GNP.