Atık alüminyum matrisli ve nano partikül takviyeli kompozit malzemelerin mekanik özelliklerinin incelenmesi

Sanayi ve teknolojinin istenilen özellikte malzeme ihtiyaçlarını karşılamak için fiziksel ve mekanik özellikler bakımından iyileştirilmiş olan en az biri matris diğeri takviye elemanı olmak şartıyla birden fazla malzemenin en iyi özelliklerini bir araya getirilerek üretilen malzeme, kompozit malzeme olarak tanımlanabilir. Genellikle daha düşük mekanik özelliklere sahip referans matris malzemesi içerisine farklı yöntemlerle takviye malzemesi eklenerek daha yüksek mekanik özelliklere sahip malzeme üretmek istenmiştir. Matris malzemesi olarak farklı sınıflara ait malzemeler mevcut olup mühendislik ihtiyaçlarını karşılaması açısından metal matrisli kompozitler önemli bir yere sahiptir. Metal matrisli kompozitlerde matris malzemesi olarak seçilen metaller yumuşak, hafif, ergime sıcaklığı düşük ve dayanımı az olan metallerdir. Bu alanda genel olarak alüminyum hafif ve şekillendirilebilirliği iyi olan bir malzeme olduğu için daha çok tercih edilmektedir. Alüminyumun mekanik özelliklerini arttırmak için genel olarak literatür incelendiğinde seramik nanopartiküllerin takviye edilmesiyle daha iyi özelliklere sahip kompozit malzeme elde edilebilmektedir. Bu çalışmada matris malzemesi olarak atık içecek kutuları geri dönüştürülerek kompozit malzeme üretimi için matris malzemesi üretilmiştir. Atık alüminyumdan elde edilen referans matris malzemesine ağırlıkça %0.5 ve %1 oranlarında 38nm boyutunda TiO2, ayrıca ağırlıkça %0.5, %1 ve %1.5 oranlarında 78 nm boyutunda Al2O3 nanopartikülleri karıştırmalı döküm yöntemi ile takviye edilerek metal matrisli nano kompozit üretimi gerçekleştirilmiştir. Üretilen metal matrisli nano kompozit malzemeye çekme dayanımı, 3 nokta eğilme dayanımı, aşınma oranı, yüzey pürüzlülüğü sonuçları, vickers sertlik değeri, yoğunluk, gözeneklilik oranı ve mikroyapı deneyleri yapılarak değişimleri irdelenmiştir. Yapılan deneyler sonucu ağırlıkça Al2O3 partikül takviyesi sonucu en iyi değerler %1.5 oranında çekme dayanımı 143,5 N/mm2, 3 nokta eğilme dayanımı 336,2 N/mm2, sertlik değeri 245.51 Hv, aşınma oranı 0,0000023 mm3/ Nm ve kütle kaybının %1,60 olduğu, yoğunluk 2,699gr/cm3 ve yüzey pürüzlülüğü en az %0,5 Al2O3 katkılı kompozitte 0,3614 µm olduğu tespit edilmiştir. Matris malzemesine ağırlıkça TiO2 takviye edilmesiyle yapılan deneyler sonucu en iyi değerler %1 oranında çekme dayanımı 143,98 N/mm2, 3 nokta eğilme dayanımı 323,04 N/mm2, sertlik değeri 263.95 Hv, aşınma oranı 0,0000028 mm3/ Nm ve kütle kaybının %1,933 olduğu, yoğunluk 2,711 gr/cm3 ve yüzey pürüzlülüğü en az 0,3527 µm olduğu tespit edilmiştir. Takviye partikülü olarak Al2O3 ve TiO2 katkılı malzemenin mikro yapı incelemesine bakıldığında artan takviye miktarına göre matris malzemesi içinde partiküllerin homojen bir şekilde dağıldığı ve porozitenin azaldığı gözlemlenmiştir. Sonuç olarak atık alüminyum matris malzemesine nano boyutta Al2O3 ve TiO2 ilave edilmesinin mekanik özelliklere katkı sağladığı tespit edilmiştir.