The fabrication and characterization of graphene reinforced aluminum composites

Abstract

Öz Abstract Alüminyum esaslı metal matrisli kompozitler (AL-MMK); kompozit yapıda yüksek mukavemet, iyileştirilmiş rijitlik, daha düşük yoğunluk, iyileştirilmiş ısıl ve elektriksel özellikler elde etmek amacıyla kullanılmaktadır. AL-MMK'larda SiC, Al2O3, WC, TiC'ün yanında son yıllarda grafen nano tabaka da takviye elemanı olarak kullanılmaktadır. Bu çalışmada, toz metalürjisi metoduyla saf alüminyum ve ağırlıkça %0.1, %0.3, %0.5 oranında grafen takviyeli alüminyum esaslı kompozitler üretilmiştir. Üretilen kompozitlerin kristal yapı analizi için X-ışını kırınım cihazı (XRD), yüzey ve içyapı karakterizasyonu içinse taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanılmıştır. Bu çalışmayla, grafen takviyeli alüminyum esaslı kompozitlerde, grafen katkı oranı, sinterleme süresi ve sinterleme sıcaklığının kompozitlerin yoğunluğuna ve mikro Vickers sertliğine olan etkisi incelenmiştir. En iyi mikro Vickers sertlik değerine ağırlıkça %0.1 grafen takviyesinde, 180 dk sinterleme süresinde ve 630 °C'lik sinterleme sıcaklığında ulaşılmıştır. Aluminum based metal matrix composites (AL-MMC) can be used in order to obtain the high strength, good stiffness, low density, good thermal and electrical properties. In recent years, graphene nanoplates (GNPs) have been used as reinforcement element as well as SiC, Al2O3, WC, TiC in AL-MMC. In this study, pure aluminum and graphene reinforced aluminum composites (0.1wt.%, 0.3wt.%, 0.5wt.% GNPs) were fabricated with powder metallurgy method. The crystal structure and microstructure of fabricated composites were analyzed with X-Ray diffractometer (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). With this study, the effects of GNPs content, sintering time and sintering temperature were investigated on density and micro Vickers hardness of composites. The maximum micro Vickers hardness was obtained at 0.1wt.% GNPs addition, tS=180 min. sintering time and TS=630 °C sintering temperature.