Karbon Nanotüp (KNT) Takviyeli Ti-6Al-4V/KNT kompozitlerin aşınma davranışlarının incelenmesi

Year 2019, Volume: 34 Issue: 3, 1441 - 1450, 29.05.2019

İsmail Topçu Arif Nihat Güllüoğlu , Mustafa Kemal Bilici , Hamit Özkan Gülsoy

https://doi.org/10.17341/gazimmfd.460542

Cited By: 2

Abstract

Bu çalışma da mekanik alaşımlama yöntemiyle Titanyum (Ti-6Al-4V) tozuna takviye edilen Karbon Nanotüplerin farklı üretim sinterleme koşullarının mikroyapı, yoğunluk ve aşınma direnci üzerine etkileri incelenmiştir. Mekanik alaşımlama ile üretilen tozlar, soğuk izostatik pres kalıbı ile 250 MPa basınç altında sıkıştırılarak silindirik kompozit numuneler elde edilmiştir. Üretilen ham numuneler, 1275 ° C'de 60 dakika süre ile yüksek saflıktaki argon ortamı ve yüksek vakum (1.2 10^-5 mbar) altında sinterlenmiştir. Ti-6Al-4V/KNT metal matrisli kompozitin aşınma davranışı pin-on-disk aşınma test cihazı kullanılarak incelendi. Çeşitli ısıl işlemlerden sonra bir Ti-6Al-4V /KNT alaşımılarının sürtünmeli aşınma davranışları üzerinde çalışılmıştır. Uygun koşullar altında takviyeli Karbon Nano Tüp 'ün aşınma oranını iki dereceden fazla azaltabileceği görülmüştür. Bu geliştirilmiş aşınma performansını takviye oranları ile ilişkilendiren çeşitli araştırmalar yapılmıştır. Sürtünme ve aşınma verileri, kompozitden Ti-6Al-4V aşınma modlarına geçişin net bir artı değer kattığını göstermektedir. Yapılan deneysel çalışmalarda aşınma direnci doğrudan hacimce takviye edilen % v/v Karbon Nano Tüp oranları ile değiştiği ve artan takviye oranına bağlı olarak arttığı ancak % 5 KNT oranı ile malzemede artan aglomersaton sonucu bu özeliklerde azalış görülmüştür.

Keywords

Karbon nanotüp, aşınma, sinterleme.

References

• Jackson A G., Moteff J., Froes F H., Advanced titanium-alloy department via powder metallurgy, J. Met. 31, 145-145, 1979.
• Alman D E., Hawk J A., The abrasive wear of sintered titanium matrix–ceramic particle reinforced composites, Albany Research Center, USA, 21, 225–229,1999.
• Chuvildeev V., Panov D., Boldin M., Nokhrin A., Blagoveshchensky Y V., Sakharov V., Shotin S., Kotkov D., Structure and properties of advanced materials obtained by Spark Plasma Sintering, Acta Astronautica, 109 ,172-176, 2015.
• Budinski K G., Tribological properties of titanium alloys, in: K.C, Wear of Materials, Am. Soc. Mech. Eng., New York, 11,289–299,1991.
• Anzawa S., Takizawa H., Tanimoto T., Ogawa A., Development of high strength MWCNT reinforced titanium alloy matrix composites, The 11th world conference on titanium program -149, 2007.
• Wang L., Lang Z B., Shi H P., Properties and forming process of prealloyed powder metallurgy Ti-6Al4V alloy, Trans. Nonferr. Met. Soc. China. 17, 639-643, 2007.
• Hagiwara M., Kaieda Y., Kawabe Y., Miura S., Fatigue property enhancement of alpha-beta titanium alloys by blended elemental P/M approach, ISIJ Int. 31, 922-930,1991.
• Yamada M., An overview on the development of titanium alloys for non-aerospace applications in Japan, Mater. Sci. Eng. A 213, 8–15,1996.
• Waterhouse R B., Iwabuchi A, High temperature fretting wear of four titanium alloys, Wear 106, 303–313,1985.
• Ranganath S., A review on particulate-reinforced titanium matrix composites, J. Mater. Sci.32 1–16,1997.
• Cai A W., Feng X., Sui J., Preparation of multi-walled carbon nanotube-reinforced TiNi matrix composites from elemental powders by spark plasma sintering, Rare Metals, 31, 48-50, 2012.
• Gülsoy H Ö., Gülsoy N., Calışıcı R., Particle morphology influence on mechanical and biocompatibility properties of injection molded Ti alloy powder, Bio-medical materials and engineering, 24,1861-1873, 2014.
• Akbulut H.,Kara Y.,Karbon takviyeli karbon nanotüp katkılı epoksi kompozit helisel yayların mekanik davranışları, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University Cilt 32, 2, 2017
• Fırat, F. K, and Eren A. Investıgatıon of FRP Effects on Damaged Arches in Hıstorıcal Masonry Structures. Journal of the Faculty of Engineering & Architecture of Gazi University, Vol. 30. (4) ,2015.
• Nutt S R., Ruff A W., A study of the friction and wear behavior of titanium under dry sliding conditions, Wear of Materials, Am. Soc. Mech. Eng. New York, 426–433,1983.
• Kayacan M C., Delikanlı Y E., Duman B., Özsoy K., Ti6Al4v toz alaşımı kullanılarak SLS ile üretilen geçişli (değişken) gözenekli numunelerin mekanik özelliklerinin incelenmesi, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University 33:1 127-143, 2018.
• Soorya P K., Gopala P M., Anburoseb D., Kavimania V., Mechanical, corrosion and wear characteristics of powder metallurgy processed Ti-6Al-4V/B4C metal matrix composites, Ain Shams Engineering Journal, https://doi.org/10.1016/j.asej.2016.11.003,2016.
• Munir K S., Oldfield D T., Wen C., Role of Process Control Agent in the Synthesis of Multi‐Walled Carbon Nanotubes Reinforced Titanium Metal Matrix Powder Mixtures, Advanced Engineering Materials, 18, 294-303, 2016.
• Munir K S., Qian M., Li Y., Oldfield D T., Kingshott P., Zhu D M., Wen C., Quantitative Analyses of MWCNT‐Ti Powder Mixtures using Raman Spectroscopy: The Influence of Milling Parameters on Nanostructural Evolution, Advanced Engineering Materials, 17,1660-1669, 2015.
• Gülsoy H.Ö., Bilici M K., Bozkurt Y., Salman S., Enhancing the wear properties of iron based powder metallurgy alloys by boron additions, Materials and Design 28, 2255–2259, 2007.
• Revankar G.D., Shetty R., Rao S.S., Gaitonde V.N., Wear resistance enhancement of titanium alloy (Ti–6Al–4V) by ball burnishing process, Journal of Materials Research and Technology, 6 (2017) 13-32.
• Dass K., Chauhan S.R., Gaur B.,Evaluation of Mechanical, Friction, and Wear Characteristics of Nano-Ti6Al4V Filled Ortho Cresol Novalac Epoxy Composites under Dry Sliding Condition, https://doi.org/10.1002/adv.p.21491,2014