Ni kaplı grafen nanoplakalar ile takviyelendirilmiş Al kompozitlerin üretimi ve karakterizasyonu

Abstract

Bu çalışmada, nikel kaplı grafen ilavesinin alüminyum kompozitlerin fiziksel ve mekaniksel özellikleri üzerindeki etkileri incelenmiştir. Çalışma öncelikli olarak grafen nano plakaların (GNP) nikel ile kaplanması ile başlamıştır. Bu işlem için beş farklı kimyasal süreç takip edilmiştir. Bunlar GNP parçacıklarının temizlenmesi, yüzey pürüzlülüğünün artırılması, yüzeylerin aktif hale getirilmesi ve kaplama çözeltisinin uygulanması şeklindedir. Kimyasal kaplama süreçleri tamamlandıktan sonra Al ve Ni-GNP (ağırlıkça %0; 0,8; 1,2 ve 2) tozları geleneksel toz metalurjisi prosedürleri uygulanarak bulk numune haline getirilmiştir. Öncesinde başlangıç tozları bilyalı karıştırıcıda 300 rpm dönme hızında dört saat boyunca karıştırılmıştır. Karışım süresince işlem kontrol ajanı olarak ağırlıkça%0,3 oranında stearik asit kullanılmıştır. Soğuk kaynak yapılmasını önlemek ve grafenin yapısının bozulmasını önlemek için bilyalı öğütme her döngüde 10 dakika dinlenerek 20 dakika boyunca çalıştırılmıştır. Karışım sonrasında toz numuneler 600 MPa basınç altında soğuk olarak preslenmiştir. Ham dayanıma sahip bulk numuneler devamında 630°C sıcaklıkta argon atmosferi altında sinterleme işlemine tabii tutulmuştur. Akabinde üretilen kompozit malzemelerin mekanik özelliklerini belirlemek için Vickers mikrosertlik testi ve basma testi uygulanmıştır. Deneysel mikrosertlik sonuçları, Meyer yasası, orantılı numune direnci modeli, elastik-plastik deformasyon modeli ve Hays Kendall (HK) yaklaşımı kullanılarak analiz edilmiştir. Böylece en uygun yaklaşım modeli olarak Hays–Kendall yaklaşımı belirlenmiştir. Artan Ni-GNP oranı ile birlikte basma dayanımında %7 artış sağlanmıştır.