Al7075-Al2O3-Grafen ve Al7075-ZrO2-Grafen hibrit kompozitlerin mekanik, tribolojik özelliklerinin ve mikroyapısının incelenmesi

Bu çalışmada, alüminyum matrise alümina (Al2O3), zirkonya (ZrO2) ve grafen nanotabaka takviyesinin kompozitlerin mikroyapılarına, mekanik (yoğunluk, gözeneklilik oranı, sertlik, basma dayanımı) ve tribolojik özelliklerine (kütle kaybı, aşınma oranı, sürtünme katsayısı) olan etkisi incelenmiştir. Toz metalürjisi ve indüksiyonla sıcak işlem yöntemleri kullanılarak, Al7075-ZrO2, Al7075-ZrO2-Grafen, Al7075-Al2O3 ve Al7075-Al2O3-Grafen kompozitlerin üretimi gerçekleştirilmiştir. Çalışma kapsamında takviye oranının ve ısıl işlem türünün (sinterleme, indüksiyonla ısıl işlem) kompozitlerin mikroyapılarına, mekanik ve tribolojik özelliklerine olan etkileri detaylı bir şekilde araştırılmıştır. Mekanik ve tribolojik testler sonucunda; Al7075-ZrO2 kompozitler içerisinde en yüksek deneysel yoğunluk (2,72 g/cm3), sertlik (157±4 HV), basma dayanımı (443±7 MPa) ve en düşük aşınma oranı (1,1x10-4 mm3/Nm) değerlerine sinterlenmiş ve indüksiyonla ısıl işlem görmüş Al7075-%6ZrO2 kompozitte erişilmiştir. Al7075-Al2O3 kompozitlerde ise en yüksek mekanik ve tribolojik özelliklere (deneysel yoğunluk, sertlik, basma dayanımı, aşınma oranı) Al7075-%12Al2O3 (2,7 g/cm3, 170±2 HV, 471±6 MPa, 0,9x10-4 mm3/Nm) kompozitte ulaşılmıştır. Ardından Al7075-ZrO2 ve Al7075-Al2O3 kompozitler içerisinde en üstün özellikler sergileyen takviye oranları (ağırlıkça %6 ve 12) sabit tutularak yapıya grafen takviyesi yapılmış ve alüminyum hibrit kompozit üretimi gerçekleştirilmiştir. Grafen takviyesi yapılmış hibrit kompozitlerde ise en yüksek mekanik ve tribolojik özelliklere (deneysel yoğunluk, gözeneklilik oranı, sertlik, basma dayanımı ve aşınma oranı) sinterlenmiş ve indüksiyonla ısıl işlem görmüş Al7075-%6ZrO2-%0,1Grafen (2,74 g/cm3, %6,7, 169±2 HV, 478±4 MPa, 1x10-4 mm3/Nm) ve Al7075-%12Al2O3-%0,1Grafen (2,72 g/cm3, %7,5, 178±1 HV, 486±4 MPa, 0,7x10-4 mm3/Nm) kompozitlerde erişilmiştir. Ağırlıkça %0,1 takviye oranından sonra nano boyuta sahip olan grafen partikülleri elektrostatik çekim kuvvetleri sebebiyle topaklanma eğilimi gösterdiğinden malzeme özelliklerinde düşüş gözlenmiştir. Ayrıca sinterleme sonrası yapılan indüksiyonla ısıl işlem ile mekanik ve tribolojik özelliklerde ciddi artışlar elde edilmiş olup bu işlemin etkili bir yöntem olduğu kanıtlanmıştır. Anahtar Sözcükler: Toz Metalürjisi, Al7075, Alümina, Zirkonya, Grafen