AI Summary & Key Takeaways
AI InsightThese kinds of composites promise the future for using especially the field of biomaterials.
📌 3 Key Takeaways
Abstract
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.
Özet
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.