In the present study, boron carbide and graphene-reinforced aluminum hybrid composites with various boron carbide (1, 3, 6, 9, 12, 15, 30 wt%) and graphene nanoplatelets (GNPs) content (0.15, 0.30, ...0.45 wt%) were produced by the powder metallurgy method. The method consists of mixing, ultrasonic dispersing, mixing, filtering, drying, pressing, and sintering processes. The apparent density, compressive strength, and Vickers hardness of the fabricated composites were determined by density meter, universal test machine, and micro Vickers hardness measurement device, respectively. The phase and microstructural analysis of the fabricated composites were analyzed using an X-ray diffraction device and scanning electron microscope, respectively. The maximum apparent density (2.54 ± 0.005 g/cm
3
), the highest Vickers hardness (109.8 ± 1.5 HV), the best compressive strength (244 ± 5 MPa), and minimum porosity (4.0%) were obtained at Al-30%B
4
C-0.15%GNPs composite. The enhancement in Vickers hardness and compressive strength of Al-30%B
4
C-0.15%GNPs composite was detected as + 293% and + 190% compared with pure aluminum. In conclusion, it was detected that the mechanical strength of Al-30B
4
C-GNPs composites improved up to 0.15 wt%GNPs content. After 0.15 wt%graphene content, the mechanical strength of Al-30B
4
C-GNPs composites decreased due to the agglomerated graphene nanoparticles.
Graphic abstract
The fabrication of boron carbide reinforced aluminum matrix composites (Al-B
4
C) with various contents of B
4
C (1wt%, 6wt%, 15wt%, and 30wt%) was performed by powder metallurgy, and the influence ...of the content of B
4
C on their mechanical and tribological behavior was examined. The Al-30B
4
C composites recorded the highest density (∼2.54 g/cm
3
), lowest porosity (4%), maximum Vickers hardness (HV ∼75), lowest weight loss (0.4 mg), and lowest specific wear rate (0.00042 mm
3
/(N·m)) under a load of 7 N, with an enhancement of 167% in hardness, a decrease of 75.8% in weight loss, and a decrease of 76.7% in the specific wear rate compared with pure aluminum. In addition, the scanning electron microscope images of the worn surface revealed that the Al-B
4
C composite has the narrowest wear groove of 0.85 mm at a load of 7 N, and the main wear mechanism was observed as an abrasive wear mechanism. According to the friction analysis, the coefficient of friction between surfaces increased with increasing boron carbide content and with decreasing applied load. In conclusion, B
4
C is an effective reinforcement material in terms of tribological and mechanical performance of the Al-B
4
C composites.
In this study, we have employed artificial neural network (ANN) method to predict wear properties of titanium hybrid composites produced by powder metallurgy (PM) method. Titanium (Ti) was used as a ...matrix materials and graphene nano-platelets (GNPs)-Si3N4 were used as reinforcement materials in hybrid composites. A back-propagation neural network with 3-6-1 architecture was developed to predict wear rates by considering weight fraction reinforcements, load and density as model variables. The well trained ANN system predicted the experimental results in a good agreement with the experimental data. This refers that ANN can be used to evaluate wear rate of samples in a cost effective way.
In this study, Al-B4C composites were produced with various particle sizes (B4C: 3.5 and 20 µm) and reinforcement rates (B4C%: 1, 3, 6, 9, 12, 15, 30%) by the powder metallurgy method. The apparent ...density, compressive strength, and Vickers hardness of the composites were determined by Archimedes’ density meter, universal test machine, and micro Vickers hardness measurement device, respectively. The phase and microstructural analysis of the fabricated composites were analyzed using an X-ray diffraction device and scanning electron microscope, respectively. From the test results, the highest micro Vickers hardness (68.8 HV), apparent density (2.61 g/cm3), compressive strength (242 MPa), and minimum porosity (1.4%) were determined at 3.5 µm particle size and 30% reinforcement rate of B4C. The enhancement in Vickers hardness and compressive strength of Al-30%B4C composite was detected as +129.3% and +165.9% compared with pure aluminum.
Bu çalışmada, Al-B4C kompozitler farklı partikül boyutlarında (B4C: 3.5 ve 20 um) ve takviye oranlarında (% B4C: 1, 3, 6, 9, 12, 15, 30) toz metalürjisi yöntemiyle üretilmiştir. Kompozitlerin görünür yoğunluğu, basma dayanımı ve Vickers sertliği sırasıyla; Arşimet yoğunluk ölçüm cihazı, üniversal test makinesi ve mikro Vickers sertlik ölçüm cihazıyla belirlenmiştir. Üretilen kompozitlerin faz ve mikro-yapı analizi sırasıyla; X-ışını kırınımı cihazı ve taramalı elektron mikroskobu kullanılarak analiz edilmiştir. Test sonuçlarına göre; en yüksek mikro Vickers sertliği (68.8 HV), görünür yoğunluk (2.61 g/cm3), basma dayanımı (242 MPa) ve en düşük gözeneklilik oranı (% 1.4) %30 B4C katkı oranına ve 3.5 µm B4C partikül boyutuna sahip Al-B4C kompozit yapıda elde edilmiştir. Saf alüminyum ile karşılaştırıldığında Al-%30B4C kompozitin Vickers sertliğinin ve basma dayanımının sırasıyla; %129.3 ve %165.9 oranında arttığı tespit edilmiştir.
Nüfusun ve
sanayileşmenin artmasına paralel olarak her geçen gün artan elektrik enerjisi ihtiyacı
mevcut enerjiyi daha verimli kullanmayı gerekli kılmaktadır. Bundan dolayı, bu
çalışmada santrifüj ...tip bir pompa çarkının mevcut tasarımı değiştirilmeden
ıslak yüzeyleri hidrofobik özellik kazandırılacak şekilde kaplanarak pompa
kapasitesi ve verimi üzerine etkileri deneysel olarak incelenmiştir. Çarkın
ıslak yüzeyleri floroidetilenpropilen (FEP), perfloroalkoksi (PFA) ve politetrafloretilen
(PTFE) olmak üzere 3 farklı karbon bazlı polimer malzeme ile kaplanmıştır. Kaplanan yüzeylerin temas açısı
sırasıyla 105o, 110o ve 95o ölçülerek hidrofobikliği
belirlenmiştir. Deneysel olarak pompa performans eğrileri elde edilerek hidrofobik
çark yüzeylerinin kaplamasız konvansiyonel çarka kıyasla pompa özgül hızını
yaklaşık %10 düşürdüğü, dolayısıyla kapasitesini %10, verimini ise sırasıyla
yaklaşık %5, %5,3 ve %4 artırdığı belirlenmiştir.
In the
present work, nano alumina (Al2O3) reinforced aluminum
(Al) matrix composites with various alumina content (0-2.5wt.%) were fabricated
by powder metallurgy method. This method occurs of ...mixing, ultrasonic
dispersion, filtering, drying, pressing, and sintering processes. The effects
of nano alumina amount on the Vickers hardness, apparent density, compressive
strength, and microstructure of nano alumina reinforced aluminum matrix
composites were investigated. The maximum apparent density (2.66 g/cm3),
Vickers hardness (43±1 HV), and compressive strength (130±3 MPa) were
determined at Al-2wt.%Al2O3 composite. After 2wt.% nano
alumina content, the agglomeration was detected by a scanning electron
microscope (SEM). This agglomeration deteriorated the mechanical properties of
nano alumina reinforced aluminum composites.
Bu
çalışmada nano alümina (Al2O3) takviyeli alüminyum (Al)
matrisli kompozitler (ağ. % 0-2.5) toz metalurjisi yöntemiyle üretilmiştir. Bu
yöntem karıştırma, ultrasonik dağıtma, filtreleme, kurutma, presleme ve
sinterleme işlemlerinden oluşmaktadır. Nano alümina miktarının Vickers
sertliği, yoğunluk, basma dayanımı ve kompozitlerin mikroyapıları üzerindeki
etkileri incelenmiştir. Maksimum yoğunluk (2.66 g/cm3), Vickers
sertliği (43±1 HV) ve basma dayanımı (130±3 MPa), ağırlıkça % 2 Al2O3
takviyeli Al kompozit yapıda elde edilmiştir. Ağırlıkça %2 nano alümina
katkısından sonra, topaklanma oluşumu taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile
tespit edilmiştir. Bu topaklanmalar nano alümina takviyeli alüminyum
kompozitlerin mekanik özelliklerini olumsuz etkilemiştir.
Titanium has the
most useful properties of the metal are corrosion resistance
strength-to-density ratio, the highest of any metallic element. In its
unalloyed condition, titanium is as strong as some ...steels but less dense. Due to its good features titanium can be
used in the composite as a matrix material. Titanium matrix composites
(TiMCs) can be used in various industries such as automotive, airplanes and especially
biomaterials. Today, as carbon reinforcing material carbon nanotube (CNT),
graphite and graphene are used as reinforcing materials. The graphene has the
most remarkable properties in this
reinforced material due to its extraordinary mechanical features, low friction and high abrasion resistance. Composite
materials produced by using titanium and graphene may have remarkable
mechanical and microstructural properties. This
is conspicuous subject in recent years.
In the present study, graphene
(Gr) reinforced titanium composites were
produced by powder metallurgy method. The effect of various percentages
of graphene (0-0,15-0,30-0,45-0,60 wt.%) on the microstructure, density,
hardness and compressive strength of Ti composites have been investigated. From the mechanical tests after sintering at
1100oC for 120min. The highest hardness and the greatest compressive
strength were obtained for 0,30 wt.% Gr reinforced composites (520.2 HV and 1137 MPa) when compared
to pure titanium (419.8 HV and 780 MPa). The crystal phase and
microstructure of the composites were detected
by scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffractometer (XRD). Better
mechanical properties were observed for Ti-Gr composite materials when compared
pure Ti. These kinds of composites promise the future for using especially the
field of biomaterials.
Titanyum, metalin en
kullanışlı özelliklerine sahip olup, korozyon direnci ve mukavemet-yoğunluk
oranı diğer metalik elementlere göre yüksektir. Alaşımsız durumda, titanyum
bazı çelikler kadar güçlü ama daha az yoğundur. Bu gibi özellikleri nedeniyle
titanyum kompozit malzeme içinde matris malzemesi olarak kullanılabilir.
Titanyum matrisli kompozitler (TMK'ler) otomotiv, uçak endüstrileri ve özellikle
biyomalzemeler gibi çeşitli endüstrilerde kullanılabilir. Bugün karbon takviye
malzemesi olarak karbon nanotüp (KNT), grafit ve grafen takviye malzemesi
olarak kullanılmaktadır. Grafen, olağanüstü mekanik özellikleri, düşük sürtünme
ve yüksek aşınma direnci nedeniyle bu takviyeli malzemeleri içinde en dikkat
çekici özelliklere sahiptir. Titanyum ve grafen kullanılarak üretilen kompozit
malzemeler, dikkate değer mekanik ve mikroyapısal özelliklere sahip olabilir.
Bu son yıllarda göze çarpan konulardan biridir.
Bu çalışmada grafen katkılı
titanyum kompozit malzemeler toz metalürjisi yöntemiyle üretilmiştir. Farklı
oranlarda (%ağ.0-0,15-0,30-0,45-0,60) katkılanmış olan grafenin titanyum
kompozitin yoğunluğunda, sertliğinde, basma dayanımında ve mikroyapısında
meydana getirdiği etkileri incelenmiştir. 1100oC ve 120dk.
sinterleme süresinden sonra en yüksek sertlik ve basma dayanımı değerleri
(520,2HV ve 1137MPa) saf titanyum ile karşılaştırıldığında (419,8HV ve 780MPa)
%ağ. 0.30 grafen katkılanmış kompozit numunede elde edilmiştir. Kompozitlerin
kristal fazı ve mikroyapıları taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve X-ışını
difraktometresi (XRD) ile tespit edilmiştir. Ti-Gr kompozit malzemelerin saf
titanyumdan daha iyi mekanik özellikler gösterdiği gözlenmiştir. Bu tür
kompozitler, özellikle biyomalzeme alanlarını kullanmak için gelecek vaat
etmektedir.
In this study, lead-free 94Na0.5Bi0.5TiO3-6BaTiO3 (94NBT-6BT) piezoelectric ceramics and embedded single crystals inpolycrystalline 94NBT-6BT matrix were sintered by conventional (CS) and spark ...plasma sintering (SPS) techniques. Theeffects of SPS and CS on the microstructure of the 94NBT-6BT ceramics were discussed and compared. Theoretical densityof the CS and SPS treated samples were found to be 94% and almost 99.9%, respectively. High porosity and weak seed-matrixinteraction at 1180 oC for 2 h were obtained from CS sintered ceramics. On the other hand, sintered samples with SPS showednon-porous polycrystalline matrix, and quite strong seed-matrix interface bonding at 950 oC for 5 min. Also, dielectricproperties of sintered ceramics with SPS gave better results than CS. Therefore, SPS assisted 94NBT-6BT samples can be usedto grow high quality and high performance single crystals using solid state single crystal growth. KCI Citation Count: 0
Alüminyum esaslı metal matrisli kompozitler (AL-MMK); kompozit
yapıda yüksek mukavemet, iyileştirilmiş rijitlik, daha düşük yoğunluk,
iyileştirilmiş ısıl ve elektriksel özellikler elde etmek amacıyla
...kullanılmaktadır. AL-MMK’larda SiC, Al2O3, WC, TiC’ün yanında son
yıllarda grafen nano tabaka da takviye elemanı olarak
kullanılmaktadır. Bu çalışmada, toz metalürjisi metoduyla saf
alüminyum ve ağırlıkça %0.1, %0.3, %0.5 oranında grafen takviyeli
alüminyum esaslı kompozitler üretilmiştir. Üretilen kompozitlerin
kristal yapı analizi için X-ışını kırınım cihazı (XRD), yüzey ve içyapı
karakterizasyonu içinse taramalı elektron mikroskobu (SEM)
kullanılmıştır. Bu çalışmayla, grafen takviyeli alüminyum esaslı
kompozitlerde, grafen katkı oranı, sinterleme süresi ve sinterleme
sıcaklığının kompozitlerin yoğunluğuna ve mikro Vickers sertliğine
olan etkisi incelenmiştir. En iyi mikro Vickers sertlik değerine ağırlıkça
%0.1 grafen takviyesinde, 180 dk sinterleme süresinde ve 630 °C’lik
sinterleme sıcaklığında ulaşılmıştır.
PDF
