KaydedilenlerDerginizi ekleyin

Dergiler / Muş Alparslan Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi / 2026 / Cilt: 14 Sayı: 1

Grafen Takviye Miktarının Fe Esaslı Hibrit Nanokompozitlerin Mekanik ve Aşınma Özellikleri Üzerindeki Etkisi

The effect of graphene reinforcement content on mechanical and wear properties of Fe-based Hybrid Nanocomposites

Abdullah Hasan Karabacak(KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ)0000-0003-4551-5254
Sayfa
53–61
Yayın Tarihi
2026-06-27
🏛️Bu makalenin bibliyografik verileri ve tam metin bağlantısı DergiPark üzerinden sağlanmıştır.
DergiPark Kaydı ↗
✨

Yapay Zeka Hızlı Bakış & Çıkarımlar

AI Insight
⚡ TL;DR(1 Cümlede Hızlı Çıkarım)

Ayrıca, %5 grafen katkısı 5 N yük altında yaklaşık %40, 10 N yük altında ise yaklaşık %50 daha düşük ağırlık kaybı sağlayarak aşınma direncini önemli ölçüde artırmıştır.

📌 3 Maddede Bu Makale

🎯
Amaç & Hipotez:Bu çalışmada, B4C/grafen nanoparçacıkları ile takviye edilmiş Fe esaslı fren malzemeleri toz metalurjisi yöntemiyle üretilmiş ve özellikleri incelenmiştir.
📊
Temel Bulgular & Veri:Grafen içeriği ağırlıkça %0–7 arasında değiştirilirken, B4C oranı ağırlıkça %1’de sabit tutulmuştur.
💡
Sonuç & Katkı:Ayrıca, %5 grafen katkısı 5 N yük altında yaklaşık %40, 10 N yük altında ise yaklaşık %50 daha düşük ağırlık kaybı sağlayarak aşınma direncini önemli ölçüde artırmıştır.
🔬Tür:Araştırma Makalesi
📍Kapsam:Genişletilmiş Akademik Örneklem
⚙️Değişkenler:Aşınma · B4C · Fren balatası

Özet

Bu çalışmada, B4C/grafen nanoparçacıkları ile takviye edilmiş Fe esaslı fren malzemeleri toz metalurjisi yöntemiyle üretilmiş ve özellikleri incelenmiştir. Grafen içeriği ağırlıkça %0–7 arasında değiştirilirken, B4C oranı ağırlıkça %1’de sabit tutulmuştur. Tozlar, oksidasyonu önlemek amacıyla argon atmosferinde 4 saat öğütülmüştür. Mikroyapısal karakterizasyon için Taramalı Elektron Mikroskobu (TEM) ve Enerji Dağılım Spektroskopisi (EDS) kullanılmıştır. Grafen miktarının mikroyapı, yoğunluk, sertlik ve aşınma davranışı üzerindeki etkileri değerlendirilmiştir. Sonuçlar, grafen oranının artmasıyla yoğunluğun azaldığını ve gözenekliliğin arttığını göstermiştir. TEM incelemelerinde B4C’nin matriste homojen dağıldığı, grafenin ise yer yer topaklandığı belirlenmiştir. Sertlik, %5 grafen ilavesiyle 88,81 HB’den 94,42 HB’ye yükselmiş, daha yüksek oranlarda azalmıştır. Ayrıca, %5 grafen katkısı 5 N yük altında yaklaşık %40, 10 N yük altında ise yaklaşık %50 daha düşük ağırlık kaybı sağlayarak aşınma direncini önemli ölçüde artırmıştır.

Abstract

In this study, Fe-based brake materials reinforced with B4C/graphene nanoparticles were produced by powder metallurgy and their properties were investigated. Graphene content was varied between 0–7% by weight, while B4C content was kept constant at 1% by weight. The powders were ground in an argon atmosphere for 4 hours to prevent oxidation. Scanning Electron Microscopy (TEM) and Energy Dispersive Spectroscopy (EDS) were used for microstructural characterization. The effects of graphene content on microstructure, density, hardness, and wear behavior were evaluated. The results showed that density decreased and porosity increased with increasing graphene content. TEM analyses revealed that B4C was homogeneously distributed in the matrix, while graphene was clumped in places. Hardness increased from 88.81 HB to 94.42 HB with the addition of 5% graphene and decreased at higher percentages. Furthermore, the addition of 5% graphene significantly improved wear resistance, resulting in approximately 40% lower weight loss under a 5 N load and approximately 50% lower weight loss under a 10 N load.

🔖

Bu Makaleye Atıf Yap

Karabacak, A. H. (2026). Grafen Takviye Miktarının Fe Esaslı Hibrit Nanokompozitlerin Mekanik ve Aşınma Özellikleri Üzerindeki Etkisi. Muş Alparslan Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, Cilt: 14 Sayı: 1, 53–61. https://doi.org/10.18586/msufbd.1864513

📄 Tam Metin PDF Okuyucu

📄

PDF görüntüleyici hazırlanıyor...

Kaynakça (28)

  1. Kök, M. Abrasive wear of Al2O3 particle reinforced 2024 aluminium alloy composites fabricated by vortex method, Composite Part A Applied Science and Manufacturing. 37 457-464, 2006.
  2. Canakci, A. Microstructure and abrasive wear behaviour of B4C particle reinforced 2014 Al matrix composites, Journal of Materials Science. 46 2805-2813, 2010.
  3. Abachi, P., Masoudi, A., Purazrang, K. Dry sliding wear behavior of SiCP/QE22 magnesium alloy matrix composites, Materials Science and Engineering: A. 435-436 653-657, 2006.
  4. Veeresh Kumar, G.B., Rao, C.S.P., Selvaraj, N. Studies on mechanical and dry sliding wear of Al6061–SiC composites, Composite Part B: Engineering. 43 1185-1191, 2012.
  5. Srivastava, A.K., Das, K. The abrasive wear resistance of TiC and (Ti,W) C-reinforced Fe–17Mn austenitic steel matrix composites, Tribology International. 43 944-950, 2010.
  6. Eddoumy, F., Kasem, H., Dhieb, H., Buijnsters, J.G., Dufrenoy, P., Celis, J.P., Desplanques, Y. Role of constituents of friction materials on their sliding behavior between room temperature and 400 °C, Materials & Design. 65 179-186, 2015.
  7. Sellami, A., Kchaou, M., Elleuch, R., Cristol, A.L., Desplanques, Y. Study of the interaction between microstructure, mechanical and tribo-performance of a commercial brake lining material, Materials Design. 59 84-93, 2014.
  8. Chan, D., Stachowiak, G.W. Review of automotive brake friction materials, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers Part D: Journal of Automobile Engineering. 218 953-966, 2004.
  9. Bijwe, J. Composites as friction materials: Recent developments in non-asbestos fiber reinforced friction materials - A review, Polymer Composites. 18 378-396, 1997.
  10. Straffelini, G. Friction, Springer Tracts in Mechanical Engineering. 11 21-60, 2015.
  11. Zhu, Y., Ju, J.W. Interface energy effect on effective elastoplastic behavior of spheroidal particle reinforced metal matrix nanocomposites, International Journal of Solids and Structures. 233 111211, 2021.
  12. Suryanarayana, C., Klassen, T., Ivanov, E. Synthesis of nanocomposites and amorphous alloys by mechanical alloying, Journal of Materials Science. 46 6301-6315, 2011.
  13. Luo, X.T., Yang, G.J., Li, C.J. Preparation of cBNp/NiCrAl nanostructured composite powders by a step-fashion mechanical alloying process, Powder Technology. 217 591-598, 2012.
  14. Kim, S.J., Jang, H.: Friction and wear of friction materials containing two different phenolic resins reinforced with aramid pulp, Tribology International. 33 477-484, 2000.
  15. Asif, M., Chandra, K., Misra, P.S. Development of Iron Based Brake Friction Material by Hot Powder Preform Forging Technique used for Medium to Heavy Applications, Journal of Minerals & Materials Characterization & Engineering. 10 231, 2011.
  16. Güler, Ö, Bağcı, N. A short review on mechanical properties of graphene reinforced metal matrix composites, Journal of Materials Research and Technology. 9 (3) 6808-6833, 2020.
  17. Wang, F., Liu, H., Liu, Z., Guo, Z., Sun, F. Microstructure analysis, tribological correlation properties and strengthening mechanism of graphene reinforced aluminum matrix composites, Scientific Reports. 12 9561, 2022.
  18. Zhong, W., Zhang, X., Zhang X., Yan, Q., Braking Performance of Fe-Based and Cu-Based Powder Metallurgy Pads Paired with C/C-SiC Disk on Full-Scale Dynamometer, Tribology Transactions. 67 (3) 436-451, 2024.
  19. Yu, C., Chen, J., Zhang, Q., Li, W., Research progress on friction and wear properties of powder metallurgy brake pad, Advances in Mechanical Engineering. 14 (12) 1-9, 2022.
  20. Gilardi, R., Alzati, L., Thiam, M., Brunel, J.F., Desplanques, Y., Dufrénoy, P., Sharma, S., Bijwe, J. Copper Substitution and Noise Reduction in Brake Pads: Graphite Type Selection, Materials. 5 2258-2269, 2012.
  21. Shen, Z., Zhu, Q., Feng, T., Qian, K., Xie, J., Liu, L., Zhang, G., Wang, W., Yuan, Q., Feng, M., Jiang, B., Fan, J., Zhang L., Fabrication of infrared-transparent Y2O3–MgO composites using nanopowders synthesized via thermal decomposition, Ceramics International. 47 (9) 13007-13014, 2021.
  22. Hasan, M.S., Wong, T., Rohatgi, P.K., Nosonovsky, M. Analysis of the friction and wear of graphene reinforced aluminum metal matrix composites using machine learning models, Tribology International. 170 107527, 2022.
  23. Sander, G., Jiang, D., Wu, Y., Birbilis, N., Exploring the possibility of a stainless steel and glass composite produced by additive manufacturing, Materials & Design. 196 109179, 2020.
  24. Pérez-Bustamante, R., Bolaños-Morales, D., Bonilla-Martínez, J., Estrada-Guel, I., Martínez-Sánchez, R. Microstructural and hardness behavior of graphene-nanoplatelets/aluminum composites synthesized by mechanical alloying, Journal of Alloys Compounds. 615 578-582, 2014.
  25. Akçamlı, N., Şenyurt, B. B4C particulate-reinforced Al-8.5 wt% Si-3.5 wt% Cu matrix composites: Powder metallurgical fabrication, age hardening, and characterization, Ceramic International. 47 6813-6826, 2021.
  26. Akçamli, N., Gökçe, H., Uzunsoy, D. Processing and characterization of graphene nano-platelet (GNP) reinforced aluminum matrix composites, Materialpruefung/Materials Testing. 58 946-952, 2016.
  27. El-Ghazaly, A., Anis, G., Salem, H.G. Effect of graphene addition on the mechanical and tribological behavior of nanostructured AA2124 self-lubricating metal matrix composite. Composite Part A Applied Science Manufacturing. 95 325-336, 2017.
  28. Zhai, W., Shi, X., Wang, M., Xu, Z., Yao, J., Song, S., Wang, Y., Zhang, Q. Effect of graphene nanoplate addition on the tribological performance of Ni3Al matrix composites, Journal of Composite Materials. 48 3727-3733, 2014.