Alüminyum-Magnezyum-Zirkonyum Alaşımına Grafen-Nano Karbon Esaslı Takviyelerin, Fiziksel ve Mekanik Özelliklere Etkisinin İncelenmesi
Investigation of the Effect of Graphene-Nano Carbon Based Reinforcement on Physical and Mechanical Properties Added to Aluminum-Magnesium-Zirconium Alloy
Yazar: Kumruoğlu, Levent Cenk
Dergi: Academic Platform - Journal of Engineering and Science, Vol. 7 No. 2, 2018
Anahtar kelimeler: Engineering ; Mühendislik ; Al-Mg3-1Zr Alloy,Graphene,Light Alloys,Nanocompoziet,mechanical properties ; Grafen,Hafif Alaşımlar,Nanokompozit,Mekanik Özellikler,Al-Mg3-1Zr Alaşımı,Mekanik Özellikler

9Bu çalışmada, metal-karbon nano-kompozit üretimi hedeflenmiştir ve katkı malzemesi olarak kullanılacak olan nano-karbonformları (grafen), elektro eksfoliasyon yöntemiyle üretilmiştir. Üretilmiş olan grafen, alkol ve polimer bazlı çözücülerde çözülüp,hidrofilik özellik elde edilmiştir takiben metal tozları bu çözeltiye ilave edilerek homojen bir Grafen-Metal tozu karışımı eldeedilmiştir. Üretilmiş olan bu karışım tozlar direkt olarak tek eksenli pres ve soğuk isostatik pres ile peş peşe preslenmiştir, dahasonra argon ve azot atmosferinde sinterlenmiş ve nihai olarak da mikroyapı tekstürü, mekanik (sertlik, v.b) ve fiziksel özellikler(porozite, yoğunluk) ölçülmüştür ve karakterizasyon sonuçları tartışılmıştır. İlave edilen ağ..%3 Mg ve %1 Zr, Alüminyumunbaşlangıç sertlik değerini 20-30 Hv den 80 HV ye yükselmiştir. Artan pres kuvveti ve artan sinterleme sıcaklığına bağlı olaraksertliğin 80 HV ve üzeri seviyelerine yükseldiği ölçülmüştür ancak belirli bir değerden sonra mekanik değerlerde azalma olduğuölçülmüştür. Bu alaşıma ilave edilen ağ.% 0.05, 0.15, 0.3, 0.45 g grafen takviyesi de yine sertlikte ve mukavemette artışsağlamıştır. Sertlik ve mukavemet değeri sırası ile 100 HV ve 250 MPa daha üst değerlere üzerine yükselmiştir. Grafenin üretimi,kompozit takviye yöntemi ve sinterleme süreci ile ilgili sistematik yeni bir yöntem elde edilmiştir ve bunun sonucunda grafenilave edilmesinin, matris içinde dolgu etkisi yaparak, mukavemet ve sertlik değerlerinde artışa yol açtığı gözlenmiştir. Ayrıcagrafen takviyeli, Al-3Mg-1Zr alaşımda aşınma direncinin artığı gözlemlenmiş ve toz sıkıştırma sürecinde sürtünmenin azaldığıve sıkıştırılabilirliğin arttığı tespit edilmiştir. Böyle bir sonucun özellikle ekstrüzyon veya derin çekme gibi işlemlerde, şekilverme işlemleri sırasında sürtünme kuvvetlerini azaltarak ve deformasyon kabiliyetini artırarak, mühendislik faydasağlayacağına inanılmaktadır.

In this work, metal-carbon nanocomposite production is targeted and nanocarbon forms (graphene) to be used as additive materialare produced by electro exfoliation method. The produced graphene was dissolved in alcohol and polymer-based solvents toobtain a hydrophilic property, followed by the addition of metal powders to this solution to obtain a homogeneous Grafen-Metalpowder mixture. This powder mixture is directly pressed by single-axis press and cold isostatic press, then sintered in argon andnitrogen atmosphere and finally microstructure textural, mechanical (hardness, etc.) and physical properties (porosity, density)are measured and characterization the results are discussed. The added wt.% 3 Mg and 1% Zr increased the initial hardness valueof Aluminum from 20 to 30 Hv to 80 HV. It has been measured that the hardness increases to 80 HV and above depending onthe increased pressing force and the increased sintering temperature, but a decrease in mechanical values is measured after a certain value. The graphene reinforcement added to this alloy at wt% 0.05, 0.15, 0.3, 0.45 g also provided increased hardnessand strength. The hardness and strength values increased above the values of 100 HV and 250 MPa, respectively. A systematicnew method of graphene production, composite reinforcement method and sintering process has been obtained and it has beenobserved that the addition of graphene causes a filling effect in the matrix, leading to an increase in strength and hardness values.In addition, it was observed that wear resistance in Al-3Mg-1Zr alloy with graphene reinforcement was observed to be increased,and in the powder compacting process, friction decreased and compressibility increased. Such a result is believed to provideengineering benefit, particularly in extrusion or deep drawing, by reducing the frictional forces and increasing the deformationcapability during forming operations.