SİC ve grafen takviyeli AL6061 matrisli hibrit kompozitlerin mekanik ve tribolojik özelliklerinin araştırılması
Investigation of mechanical and tribological properties of SIC and graphene reinforced AL6061 matrix hybrid composites
Yazar: CANBERK SÖVÜT
Danışman: DOÇ. DR. MAHMUT CAN ŞENEL
Ondokuz Mayıs Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu araştırmada toz metalürjisi ve indüksiyonla sıcak presleme teknikleri kullanılarak Al6061-SiC ve Al6061-SiC-Grafen kompozit malzemeler üretilmiştir. Al6061 matrisine ağırlıkça %1, 3, 6, 9, 12, 15, 18, 25 ve 30 oranlarında SiC ve %0,15, %0,30, %0,45 oranlarında grafen eklenmiştir. Katkı oranının ve ısıl işlem türlerinin (sinterleme ve indüksiyonla sıcak presleme) kompozitlerin mikroyapılarına, mekanik (yoğunluk, gözeneklilik oranı, Vickers sertliği) ve tribolojik özelliklerine (aşınma oranı ve kütle kaybı) etkisi araştırılmıştır.
Gerçekleştirilen test sonuçlarına göre, Al6061-SiC kompozitleri arasında en yoğun mikroyapıya ve en iyi mekanik ile tribolojik özelliklere indüksiyonla sıcak preslenmiş Al6061-30SiC kompozitinde ulaşılmıştır. Bu nedenle, grafen katkı oranının etkisini belirlemek amacıyla Al6061-30SiC bileşimine çeşitli oranlarda grafen eklenmiştir. Al6061-30SiC-Grafen bileşikleri arasında en yüksek yoğunluk (2,74 g/cm3), Vickers sertliği (220±4 HV) ve en düşük aşınma oranı (0,00011 mm3/Nm), kütle kaybı (0,0015 g) indüksiyonla sıcak preslenmiş Al6061-30SiC-0,15Grafen kompozitinde elde edilmiştir. Ancak %0,15 grafen katkı oranının üzerinde grafenin topaklanması nedeniyle bileşiklerin mekanik ve tribolojik özellikleri bozulmuştur.
Sonuç olarak, Al6061 matrisine belirli miktarda SiC ve grafen eklenmesiyle kompozitin mekanik ve tribolojik özelliklerinin geliştiği saptanmıştır. Ayrıca, sinterleme sonrası indüksiyonla sıcak presleme işleminin, yalnızca sinterleme işlemine kıyasla mikroyapıdaki gözenekliliği azalttığı ve bu durumun kompozitin mekanik ve tribolojik özelliklerini iyileştirdiği belirlenmiştir.

Abstract:
In this study, Al6061-SiC and Al6061-SiC-Graphene composite structures were produced by the powder metallurgy and induction hot pressing methods. Al6061 matrix was reinforced with 1, 3, 6, 9, 12, 15, 18, 25, 30% SiC  and 0,15, 0,30, 0,45% graphene. The effects of the reinforcement ratio and heat treatment types (sintering and induction hot pressing) on the microstructure, mechanical (density, porosity ratio, Vickers hardness) and tribological properties (wear rate and mass loss) of the composites were investigated.
According to the results of the tests performed, the densest microstructure and the best mechanical and tribological properties among the Al6061-SiC composites were achieved in the induction hot pressed Al6061-30SiC composite. Therefore, different proportions of graphene were added to the composition of Al6061-30SiC in order to determine the effect of the graphene reinforcement ratio. Among Al6061-30SiC-Graphene composites, the highest density (2,74 g/cm3), Vickers hardness (220 HV±4) and lowest wear rate (0,00011 mm3/Nm), mass loss (0,0015 g) were obtained in the induction hot-pressed Al6061-30SiC-0.15Graphene composite. However, the mechanical and tribological properties of the composites were deteriorated due to the agglomeration of graphene above 0,15% graphene reinforcement ratio.
As a result, it was determined that the mechanical and tribological properties of the composite were improved by adding a certain amount of SiC and graphene to the Al6061 matrix. Additionally, it was determined that induction hot pressing after sintering reduced the porosity in the microstructure compared to the sintering process alone, which improved the mechanical and tribological properties of the composite.