Bilyeli öğütme tekniği ile üretilen Al-20Si-5Fe/CNT metal matris kompozitinin karakterizasyonu

Karbon nanotüpler (KNT), nanoteknoloji bilimindeki istisnai buluşlardan biridir. Yüksek yüzey/hacim oranı, çekme mukavemeti, ısı iletkenliği ve düşük yoğunluk gibi üstün malzeme özelliklerine sahiptirler. Bütün metallerden daha güçlü ve daha hafiftirler ve bu özellikleri sayesinde onları güçlendirmek için iyi bir adaydır. Bu çalışmada, son yıllarda otomotiv ve havacılık sanayinde kullanılmaya başlayan Al-20Si-5Fe alaşımına ağ.%0,5 ve 1 KNT katkılanarak metal matris kompozit üretimi gerçekleştirildi. Kompozitlerin üretiminde, bilyeli öğütme tekniği kullanıldı. Öğütme süresinin ve KNT katkısının, malzemenin kristal yapısı, parçacık morfolojisi, mikroyapısı, tane boyutu ve mekanik özellikleri üzerine etkisi incelendi. X-ışınları kırınımı analizleri, öğütme süresi arttıkça kristal boyutundaki azalma ve örgü gerinimlerinin artmasına bağlı olarak alüminyum (Al) fazına ait piklerin genişliklerinin artığını gösterdi. Taramalı elektron mikroskobu görüntülerinden, tozların öğütmenin ilk aşamalarında topaklanma eğilimi gösterdiği, 240 dk.'dan sonra ise küçülerek daha homojen bir dağılım sergilediği görüldü. Enerji dağılımlı X-ışınları renkli haritalama görüntülerinden, iri Silisyum (Si) tanelerinin ilk 30 dk.'da ufalandığı, demir (Fe) tanelerinin is 240 dk. sonunda incelmeye başladığı tespit edildi. Parçacık boyutu dağılımı analizleri, öğütülmemiş tozlarda görülen 3 modlu dağılım öğütme süresinin artmasıyla birlikte 1 modlu dağılıma dönüştüğünü gösterdi. Ayrıca, KNT katkısının tanecik boyutu inceltmesini olumlu yönde etkilediği gösterdi. Derinlik duyarlı çentik analizlerinden, öğütme süresinin artmasıyla birlikte malzemelerin sertlik ve indirgenmiş elastik modülü değerlerinin arttığı saptandı. KNT ilavesinin ise kompozit malzemelerin mekanik özelliklerini olumlu yönde geliştirdiği görüldü. Mekanik özelliklerde görülen bu iyileşmeyi açıklamak için yeni bir model önerildi.