Alümina ve karbon nanotüp takviyeli Al-4Cu esaslı nanokompozitlerin toz metalürjisi yöntemi ile üretimi ve mekanik özelliklerinin belirlenmesi

Bu çalışmada, 80 nm alümina parçacık ve 9,5 nm dış çapa sahip çok duvarlı karbon nanotüp (ÇDKNT) takviyeli Al-4Cu alaşımı esaslı nanokompozit toz metalürjisi yöntemiyle üretilmiştir. ÇDKNT takviye oranı hacimce %1,5 oranında sabit tutulurken, alümina ise hacimce %4,5, %7,5, %10,5 ve %13,5 oranlarında kullanılmıştır. Ayrıca, karşılaştırma yapmak için takviyesiz alaşım da üretilmiştir. Karışım tozlarına 30 dk ön karıştırma işleminin ardından argon gaz ortamında 5 saat boyunca 250 dev/dk dönme hızında mekanik alaşımlama uygulanmıştır ve işlem kontrol ajanı olarak ağırlıkça %5 etanol eklenmiştir. Mekanik alaşımlama sonrasında 800 MPa basınçta soğuk sıkıştırma ve ardından mikrodalgalı sinterleme uygulanarak numuneler üretilmiştir. Nanokompozitler argon gaz ortamında 615 °C sıcaklıkta 1 saat sinterlenmiştir. Üretilen numunelere iki farklı ısıl işlem gerçekleştirilmiştir. Uygulanan ısıl işlemlerden biri 400 °C sıcaklıkta 2 saat tavlama işlemidir. Diğer ısıl işlem ise 550 °C sıcaklıkta 70 dk çözeltiye alma ve hızlı soğutma sonrası 200 °C sıcaklıkta 11 saat yapay yaşlandırma ısıl işlemidir. Buna ek olarak, bütün numunelere 170, 180 ve 200 °C sıcaklıklarla 100 saate kadar yapay yaşlandırma uygulanarak yaşlandırma eğrileri çıkarılmıştır. Üretim sonrasında, X-ışını kırınımı, taramalı elektron mikroskobu ve ışık mikroskobu yardımıyla numunelerin içyapıları incelenmiştir. Bunun yanında, makro sertlik, mikrosertlik, nanoiz ve basma testleri ile mekanik özellikleri de belirlenmiştir. Ayrıca, disk üzeri aşınma testi uygulanarak aşınma davranışları da incelenmiştir. Yapılan çalışma sonunda, takviye oranıyla beraber numunelerin makro sertlik, mikrosertlik ve nano sertlik değerlerinde önemli artışlar gözlemlenmiştir. Basma testi sonuçlarına göre takviye ile basma dayanımı ve süneklik azalırken akma dayanımında ise artış gerçekleşmiştir. Buna ek olarak, %15 karma takviyeli nanokompozitin elastik modülü alaşıma kıyasla %60 oranında daha yüksek bulunmuştur. Ayrıca, aşınma dayanımı ve sürtünme katsayısı da takviyeyle beraber artmıştır.