Hurda alüminyumdan grafen ve sic takviyeli alüminyum hibrit kompozitlerin üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of graphene and sic reinforced aluminum hybrid composites using scrap aluminum
Yazar: AHMET MERCAN
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
Dizin: Metal döküm = Metal casting

Özet:
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.

Abstract:
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.