SiO2/ZrO2 Nano Partikül Katkılı Alüminyum Matrisli Kompozitlerin Mekanik Özelliklerinin ve Mikroyapılarının Karşılaştırılması
Yıl: 2022 Cilt: 27 Sayı: 2 Sayfa Aralığı: 219 - 232 Metin Dili: Türkçe DOI: 10.53433/yyufbed.1077471 İndeks Tarihi: 21-12-2022
SiO2/ZrO2 Nano Partikül Katkılı Alüminyum Matrisli Kompozitlerin Mekanik Özelliklerinin ve Mikroyapılarının Karşılaştırılması
Öz: Bu çalışmada, toz metalürjisi yöntemiyle ağırlıkça farklı katkı oranlarında (SiO2: %1-9, ZrO2: %1-12) nano zirkonyum dioksit (ZrO2) veya silisyum dioksit (SiO2) katkılı alüminyum esaslı kompozitler üretilmiştir. Üretilen numunelerin faz yapısı, basma dayanımı, sertliği, yoğunluğu ve mikroyapısı sırasıyla; X-ışını kırınımı cihazıyla, basma test makinasıyla, mikro Vickers sertlik ölçüm cihazıyla, Arşimet yoğunluk ölçüm kitiyle ve taramalı elektron mikroskobuyla incelenmiştir. Yürütülen testler neticesinde; en yoğun mikroyapı ve en üstün mekanik özellikler Al-%9ZrO2 (basma dayanımı: 288 MPa, sertlik: 69 HV) ve Al-%6SiO2 (basma dayanımı: 267 MPa, sertlik: 50 HV) kompozit yapıda elde edilmiştir. Saf alüminyuma kıyasla Al-%6SiO2 kompozitin basma dayanımı ve sertliği %44.3, %66.7 oranlarında artarken; Al-%9ZrO2 kompozitin basma dayanımının ve sertliğinin %55.7, %130 oranlarında arttığı belirlenmiştir. Sonuç olarak aynı katkı oranında kullanılan ZrO2 partiküllerinin, SiO2 partiküllerine kıyasla alüminyum matrisin mekanik özelliklerini iyileştirmede daha etkili olduğu tespit edilmiştir.
Anahtar Kelime: Comparison of Mechanical Properties and Microstructures of SiO2/ZrO2 Nano Particle Reinforced Aluminum Matrix Composites
Öz: In this study, nano zirconium dioxide (ZrO2) or silicon dioxide (SiO2) reinforced aluminum based composites with various contribution ratios (SiO2: 1-9wt.%, ZrO2: 1-12wt.%) were produced via the powder metallurgy method. The phase structure, compressive strength, hardness, density, and microstructure of the prepared specimens are examined by X-ray diffraction device, compression testing machine, micro Vickers hardness test device, Archimedes’ density measurement kit, and scanning electron microscope, respectively. As a result of the tests performed, the densest microstructure and the superior mechanical properties were obtained at the Al-9%ZrO2 (compressive strength: 288 MPa, hardness: 69 HV) and Al-6%SiO2 (compressive strength: 267 MPa, hardness: 50 HV) composites. Compared to pure aluminum, the compressive strength and hardness of Al-6%SiO2 composite were improved by 44.3%, 66.7%. On the other hand, the compressive strength and hardness of Al-9%ZrO2 composite were enhanced by 55.7%, 130%. Consequently, it was detected that ZrO2 particles are more effective compared to SiO2 particles for the same reinforcement ratio in improving the mechanical properties of the aluminum matrix.
Anahtar Kelime: Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık
- AbuShanab, W. S., Moustafa, E. B., Ghandourah, E., & Taha, M. A. (2020). Effect of graphene nanoparticles on the physical and mechanical properties of the Al2024-graphene nanocomposites fabricated by powder metallurgy. Results in Physics, 19, 1-12. doi:10.1016/j.rinp.2020.103343
- Becker, W. (2002). Failure Analysis and Prevention. USA: ASM International.
- Boppanaa, S. B., Samuel, D., Anil Kumar, M. R., Vijee, K., & Aravinda, T. (2020). Synthesis and characterization of nano graphene and ZrO2 reinforced Al6061 metal matrix composites. Journal of Materials Research and Technology, 9(4), 7354-7362. doi:10.1016/j.jmrt.2020.05.013
- Callister, W. D., & Rethwisch, D. G. (2014). Materials Science and Engineering. UK: John Wiley&Sons.
- Cavaliere, P., Jahantigh, F., Shabani, A., & Sadeghi, B. (2018). Influence of SiO2 nanoparticles on the microstructure and mechanical properties of Al matrix nanocomposites fabricated by spark plasma sintering. Composites Part B: Engineering, 146, 60-68. doi:10.1016/j.compositesb.2018.03.045
- Garvie, R. C., Hannink R., & Pascoe, R. T. (1975). Ceramic steel. Nature, 258, 703-704.
- Gireesh, C. H., Prasad, K. D., Ramji, K., & Vinay, P. (2018). Mechanical characterization of aluminium metal matrix composite reinforced with aloe vera powder. Materials Today: Proceedings, 5(2), 3289-3297. doi:10.1016/j.matpr.2017.11.571
- Gül, F., & Şenel, L. (2010). Takviye parçacık boyutunun SiO2 takviyeli Al-Si kompozitlerin abrasiv aşınma davranışı üzerinde etkisi. Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 24(2), 194-199.
- Kanbur, H. (2008). Yalıtkan tabakalı Al/p-Si Schottky diyotlarda elektriksel karakteristiklerin sıcaklığa bağlı incelemesi. (PhD), Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, Türkiye.
- Khan, A., Abdelrazeq, M. W., Mattli, M. R., Yusuf, M. M. Alashraf, A., Matli, P. R., & Shakoor, R. A. (2020). Structural and mechanical properties of Al-SiC-ZrO2 nanocomposites fabricated by microwave sintering technique. Crystals, 10(10), 1-12. doi: 10.3390/cryst10100904
- Mokhnache, E. Q., Wang, G., & Geng, L. (2016). Wearing resistance of in-situ Al-based composites with different SiO2/C/Al molar ratios fabricated by reaction hot pressing. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 26, 917-923. doi: 10.1016/S1003-6326(16)64187-0
- Öztop, B., & Gürbüz, M. (2021). Investigation of mechanical properties of Si3N4 reinforced composites produced from aluminum waste. European Journal of Science and Technology, 28, 758-765. doi:10.31590/ejosat.1010738
- Pandiyarajan, R., Maran, P., Marimuthu, S., & Ganesh, K. C. (2017). Mechanical and tribological behavior of the metal matrix composite AA6061/ZrO2/C. Journal of Mechanical Science and Technology, 31(10), 4711-4717. doi: 10.1007/s12206-017-0917-3
- Singh, B., Chandel, S., & Singhal, P. (2020). Investigation of mechanical properties of synthesized AA2024-T351/SiO2 metal matrix nano-composite. Materials Today: Proceedings, 26, 1082-1086.
- Şahin, Y. (2006). Kompozit Malzemelere Giriş. Ankara: Seçkin Yayınevi.
- Şenel, M. C., Gürbüz, M., & Koç, E. (2018). Mechanical and tribological behaviors of aluminum matrix composites reinforced by graphene nanoplatelets. Journal of Materials Science and Technology, 34(16), 1980-1989. doi: 10.1080/02670836.2018.1501839
- Şenel, M. C. (2020). Toz metalürjisi yöntemiyle üretilen saf Al ve Al-B4C, Al-Al2O3 kompozitlerin mekanik ve mikroyapı özelliklerinin karşılaştırılması. Gümüşhane Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 10(3), 783-795. doi:10.17714/gumusfenbil.689359
- Şenel, M. C., & Gürbüz, M. (2020). Mikron altı boyutlu alümina katkısının ve soğuk deformasyon işleminin üretilen alüminyum kompozit yapının mekanik özellikleri ve mikroyapısına etkisi. Gümüşhane Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 10(1), 76-85. doi:10.17714/gumusfenbil.528780
- Şenel, M. C., & Gürbüz, M. (2021). Investigation on mechanical properties and microstructure of B4C/graphene binary particles reinforced aluminum hybrid composites. Metals and Materials International, 27, 2438-2449. doi: 10.1007/s12540-019-00592-w
- Veeresh Kumar, G. B., Pramod, R., Guna Sekhar, C., Pradeep Kumar, G., & Bhanumurthy, T. (2019). Investigation of physical, mechanical and tribological properties of Al6061-ZrO2 nano-composites. Heliyon, 5(11), 1-8. doi:10.1016/j.heliyon.2019.e02858
| APA | ŞENEL M, ÜSTÜN M (2022). SiO2/ZrO2 Nano Partikül Katkılı Alüminyum Matrisli Kompozitlerin Mekanik Özelliklerinin ve Mikroyapılarının Karşılaştırılması. , 219 - 232. 10.53433/yyufbed.1077471 |
| Chicago | ŞENEL MAHMUT CAN,ÜSTÜN Muzaffer SiO2/ZrO2 Nano Partikül Katkılı Alüminyum Matrisli Kompozitlerin Mekanik Özelliklerinin ve Mikroyapılarının Karşılaştırılması. (2022): 219 - 232. 10.53433/yyufbed.1077471 |
| MLA | ŞENEL MAHMUT CAN,ÜSTÜN Muzaffer SiO2/ZrO2 Nano Partikül Katkılı Alüminyum Matrisli Kompozitlerin Mekanik Özelliklerinin ve Mikroyapılarının Karşılaştırılması. , 2022, ss.219 - 232. 10.53433/yyufbed.1077471 |
| AMA | ŞENEL M,ÜSTÜN M SiO2/ZrO2 Nano Partikül Katkılı Alüminyum Matrisli Kompozitlerin Mekanik Özelliklerinin ve Mikroyapılarının Karşılaştırılması. . 2022; 219 - 232. 10.53433/yyufbed.1077471 |
| Vancouver | ŞENEL M,ÜSTÜN M SiO2/ZrO2 Nano Partikül Katkılı Alüminyum Matrisli Kompozitlerin Mekanik Özelliklerinin ve Mikroyapılarının Karşılaştırılması. . 2022; 219 - 232. 10.53433/yyufbed.1077471 |
| IEEE | ŞENEL M,ÜSTÜN M "SiO2/ZrO2 Nano Partikül Katkılı Alüminyum Matrisli Kompozitlerin Mekanik Özelliklerinin ve Mikroyapılarının Karşılaştırılması." , ss.219 - 232, 2022. 10.53433/yyufbed.1077471 |
| ISNAD | ŞENEL, MAHMUT CAN - ÜSTÜN, Muzaffer. "SiO2/ZrO2 Nano Partikül Katkılı Alüminyum Matrisli Kompozitlerin Mekanik Özelliklerinin ve Mikroyapılarının Karşılaştırılması". (2022), 219-232. https://doi.org/10.53433/yyufbed.1077471 |
| APA | ŞENEL M, ÜSTÜN M (2022). SiO2/ZrO2 Nano Partikül Katkılı Alüminyum Matrisli Kompozitlerin Mekanik Özelliklerinin ve Mikroyapılarının Karşılaştırılması. Yüzüncü Yıl Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 27(2), 219 - 232. 10.53433/yyufbed.1077471 |
| Chicago | ŞENEL MAHMUT CAN,ÜSTÜN Muzaffer SiO2/ZrO2 Nano Partikül Katkılı Alüminyum Matrisli Kompozitlerin Mekanik Özelliklerinin ve Mikroyapılarının Karşılaştırılması. Yüzüncü Yıl Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 27, no.2 (2022): 219 - 232. 10.53433/yyufbed.1077471 |
| MLA | ŞENEL MAHMUT CAN,ÜSTÜN Muzaffer SiO2/ZrO2 Nano Partikül Katkılı Alüminyum Matrisli Kompozitlerin Mekanik Özelliklerinin ve Mikroyapılarının Karşılaştırılması. Yüzüncü Yıl Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, vol.27, no.2, 2022, ss.219 - 232. 10.53433/yyufbed.1077471 |
| AMA | ŞENEL M,ÜSTÜN M SiO2/ZrO2 Nano Partikül Katkılı Alüminyum Matrisli Kompozitlerin Mekanik Özelliklerinin ve Mikroyapılarının Karşılaştırılması. Yüzüncü Yıl Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi. 2022; 27(2): 219 - 232. 10.53433/yyufbed.1077471 |
| Vancouver | ŞENEL M,ÜSTÜN M SiO2/ZrO2 Nano Partikül Katkılı Alüminyum Matrisli Kompozitlerin Mekanik Özelliklerinin ve Mikroyapılarının Karşılaştırılması. Yüzüncü Yıl Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi. 2022; 27(2): 219 - 232. 10.53433/yyufbed.1077471 |
| IEEE | ŞENEL M,ÜSTÜN M "SiO2/ZrO2 Nano Partikül Katkılı Alüminyum Matrisli Kompozitlerin Mekanik Özelliklerinin ve Mikroyapılarının Karşılaştırılması." Yüzüncü Yıl Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 27, ss.219 - 232, 2022. 10.53433/yyufbed.1077471 |
| ISNAD | ŞENEL, MAHMUT CAN - ÜSTÜN, Muzaffer. "SiO2/ZrO2 Nano Partikül Katkılı Alüminyum Matrisli Kompozitlerin Mekanik Özelliklerinin ve Mikroyapılarının Karşılaştırılması". Yüzüncü Yıl Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 27/2 (2022), 219-232. https://doi.org/10.53433/yyufbed.1077471 |
