Üre kullanılarak üretilen cnt takviyeli alüminyum köpüğün karakterizasyonu

Özet: Bu çalışmada başlangıç malzemeleri olarak % 99,5 saflıkta Al (<44 µm), > % 95 saflıkta (ortalama dış çapı > 50 nm, uzunluk 10–20 µm) çok-duvarlı karbon nano tüpler (MWCNT) ve ortalama çapı 1,5 mm olan küresel şekilli üre (CH4N2O) granülleri kullanılmıştır. Deneysel çalışmalar öncelikli olarak alüminyum ve CNT parçacıklarının karıştırılması ile başlamıştır. Bunun için ağırlıkça oranları değişen (% 0, 0.5, 1 ve 2) CNT parçacıkları alüminyum tozlarına ilave edilerek paslanmaz çelik bir kap içerisinde bilyeli bir karıştırıcıda 60 dakika karıştırılmıştır. Karışımda kullanılan bilye/toz oranı 5:1'dir. Karıştırma esnasında süreç kontrolü için %1 oranında stearik asit kullanılmıştır. Boşluk tutucu olarak ağırlıkça %15, %30 ve %50 oranında üre seçilmiştir. Karışım öncesi üre granülleri üzerine Al/CNT karışım tozlarının yapışması için yapışkan bir yüzey elde etmek üzere etanol (2 hacim%) püskürtülmüştür. Böylece karışım tozların üre üzerine eşit dağılımı sağlanmıştır. Daha sonra karışım 600 MPa basınç altında tek eksenli olarak sıkıştırılmıştır. Sıkıştırılmış kompaktlardaki ürelerin çözünümü için numuneler 80°C'de 3 saat su banyosunda bekletilmiştir. Daha sonra numuneler etanol ile yıkandıktan sonra kurutulmuştur. Çözelti aşamasından sonra numuneler 650 °C'de 2 saat boyunca sinterleme işlemine tabii tutularak köpük numuneler üretilmiştir. Üretilen numunelerin karakterizasyon işlemlerinde makro-mikro yapısal analizler, yoğunluk ölçümleri, sertlik ölçümleri ve basma testleri kullanılmıştır. Elde edilen deneysel sonuçlara göre üre miktarındaki artış ile birlikte gözeneklilik miktarında artış, yoğunluk değerlerinde azalma meydana gelmiştir. Maksimum gözeneklilik ve yoğunluk %50 üre ile üretilen numunelerde sırasıyla % 69 ve 0.84 g.cm-3 olarak elde edilmiştir. Ayrıca CNT parçacıklarının gözeneklilik üzerine önemli bir etkiye sahip olmadığı ancak sertlik değişimi üzerinde önemli etkiye sahip olduğu belirlenmiştir. %15 üre ile üretilen %2 CNT içeren köpük numunelerde maksimum sertlik (65 HV) elde edilmiştir. Numunelerin sıkıştırma özellikleri köpüklerin bağıl yoğunluklarındaki azalma ile birlikte düşmüştür. Minimum plastik çökme dayanımı (3.4 MPa) %50 üre ile üretilen %1 CNT içeren numunelerde elde edilmiştir.