Çok duvarlı karbon nanotüp takviyeli bakır matrisli nanolamineli kompozitlerin mekanik ve elektriksel özelliklerinin araştırılması

Abstract

Bu çalışmada karbon nano tüp katklı bakır matrisli kompozit malzemelerin mekaniksel ve elektriksel özellikleri incelenmiştir. Kompozit malzemelerin üretiminde toz metalurjisi yöntemi kullanılmıştır. Bakır matris tozları içerisine ağırlıkça %0; 0,5 ve 1,5 oranlarında çok duvarlı karbon nano tüp parçacıkları ilave edilmiştir. Karışım öncesi kabrbon nano tüplerin yüzeyleri asit uygulanarak temizlenmiş ve aktif hale getirilmiştir. Akabinde bakır ve karbon nano tüpler bilye/toz oranı 10:1 olacak şekilde bilyeli karıştırıcıya yerleştşrşlmiş ve 400 rpm karıştırma hızında 120 dakika karıştırılmıştır. Karışım tozlar 500, 600 ve 700 MPa basınç altında çelik bir kalıp içerisinde tek yönlü olarak sıkıştırılmıştır. Sıkıştırma sonrası üretilen numuneler argon atmosferinde 850 ve 920 °C sıcaklıklarda sinterleme işlemine tabi tutulmuştur. Üretim parametrelerinin numunelerin fiziksel ve mekanik özellikler üzerine etkilerini belirlemek amacıyla mikroyapı analizi, XRD analizi, sertlik ölçümü ve elektriksel iletkenlik ölçümü yapılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre karbon nano tüp parçacıkları yapı içerisinde aglomere olarak yayılmış ve bu durum üretilen kompozitlerin özelliklerini etkilemiştir. Artan karbon nano tüp ile birlikte mikro yapıda gözeneklilik ve aglomerasyon belirgin hale gelmiştir. Bunun sonucunda %90,47’ye kadar bağıl yoğunlukta azalma meydana gelmiştir. Presleme basıncı ve sinterleme sıcaklığına bağlı olarak XRD piklerinde önemli bir farklılık oluşmamıştır ancak karbon nano tüüp için öyle değil. Sertlik ölçümlerinde uygulanan yükteki artışa bağlı olarak numuneler çentik boyutu etkisi şeklinde davranış sergilemişlerdir. Ayrıca kompozitlerin elektrik iletkenliği artan karbon nano tüp miktarı ile birlikte azalmıştır. En yüksek elektrik iletkenliği 76,06 IACS ( %0 KNT-500 MPa- 920 oC) ve en düşük elektrik iletkenliği 39,64 IACS (%1,5 KNT-500 MPa- 850oC) olarak belirlenmiştir.