Investigation of Wear Behavior of Multi-Walled Carbon Nanotube Reinforced Regular / Irregularly Shaped Ti-6Al-4V Composites

Çok Duvarlı Karbon Nanotüp Takviyeli Düzenli/ Düzensiz Şekilli Ti6Al-4V Kompozitlerin Aşınma Davranışlarının İncelenmesi

Abstract

In this study, microstructure, density and wear behavior of multi-walled carbon nanotube (MWCNT) powders in different production conditions and sintering environment, which are added to regular and irregularly shaped Ti6Al-4V powders by mechanical alloying method, are widely used in powder metallurgy. The mechanically stirred composite powders were compressed under a pressure of 100 MPa with the help of the uniaxial press to obtain cylindrical composite samples. The cylindrical samples obtained were sintered at 1200°C in a vacuum and Argon (Ar) medium for 120 minutes (10-3 mbar). The wear behavior of the produced composites was examined using a pin-on-disc wear tester. Wear rates of multi-walled carbon nanotube reinforced composite materials under the same conditions at the same distance (mm3 /Nm), respectively, in non-reinforced Ti-6Al-4V 9.10-8 , 5.10-8 , 3.10-9 , 3.10-8 , 2.10-8 , 1,87.10-8 was observed to decrease. Further studies were carried out to elaborate the additional MWCNTs ratios of the developed abrasion properties. The wear test results showed a very positive progression from the composite material produced to the Ti-6Al-4V wear modes. In this study, the wear resistance, according to the direct volume added v/v% MWCNT ratio of the same weight (Nm/mm 3 ), respectively, 1.107 , 1,8.107 , 2,7.107 , 2,82.107 , 3,35.107 , 5,4.107 . It was obtained that improved abrasion properties improved with increasing reinforcement MWCNT ratio.

Özet

Bu çalışmada toz metalurjisinde yaygın olarak kullanılmakta olan mekanik alaşımlama yöntemi ile düzenli vedüzensiz şekilli Ti-6Al-4V tozlara farklı oranlarda ilave edilen çok duvarlı karbon nanotüp (ÇDKNT) tozlarının,farklı üretim şartları ve sinterleme ortamında üretilmesinin mikroyapı, yoğunluk ve aşınma davranışlarıincelenmiştir. Mekanik olarak karıştırılan kompozit tozlar, tek eksenli pres yardımı ile 100 MPa basınç altındasıkıştırılarak, silindirik kompozit numuneler elde edilmiştir. Elde edilen silindirik numuneler, 1200°C'de 120dakika süre (10-3 mbar) vakum ve Argon (Ar) ortamında sinterlenmiştir. Üretilmiş olan kompozitlerin aşınmadavranışları, pin-on-disk aşınma test cihazı kullanılarak incelenmiştir. Uygun koşullar altında çok duvarlı karbonnanotüp takviyeli kompozit malzemelerin aşınma oranları sırasıyla aynı mesafede (mm3/Nm), takviyesiz Ti-6Al4V’de 9.10-8, 5.10-8, 3.10-9, 3.10-8, 2.10-8, 1,87.10-8azaldığı görülmüştür. Geliştirilen aşınma özelliklerine ilaveolarak, ÇDKNT oranlarının detaylandırılması ile ilgili çalışmalar yürütülmüştür. Aşınma test sonuçları, üretilmişolan kompozit malzemeden Ti-6Al-4V aşınma modlarına geçişin pozitif ilerleme gösterdiği tespit edilmiştir.Yapılan bu çalışmada, aşınma direncinin, direkt hacimce ilave edilen % v/v ÇDKNT oranına göre aynı ağırlıkta(Nm/mm3) sırasıyla, takviyesiz Ti-6Al-4V’de 1.107, 1,8.107, 2,7.107, 2,82.107, 3,35.107, 5,4.107azaldığıgörülmüştür. Artan takviye ÇDKNT oranı ile birlikte aşınma özelliklerinin iyileştiği sonucu elde edilmiştir.