Abstrakt

Untersuchungen zur Wirkung der Hybridverstärkung von Graphen-CNTs auf pulvermetallurgisch hergestellte Aluminiummatrix-Verbundwerkstoffe

Omayma Elkady

Zusammenfassung: Hybride Graphen-CNTs/Aluminium-Verbundstoffe werden durch Pulvermetallurgie hergestellt. Eine Graphen-CNT-Verstärkungslösung wird durch elektrostatische Selbstorganisation auf der Oberfläche der Aluminiumpartikel adsorbiert. Die Graphen-CNT-Lösung wird mit Graphen : CNT-Verhältnissen von 1:0, 3:1, 1:1 und 1:3 hergestellt. Anschließend werden die hergestellten Verbundpulver bei 500 MPa verdichtet und bei 600 °C vakuumgesintert. Mikrostrukturelle Untersuchungen der Ausgangsmaterialien, des Verbundpulvers und der gesinterten Verbundproben werden durch XRD-, SEM- und TEM-Analyse durchgeführt. Härte, Verschleißfestigkeit und Wärmeausdehnungskoeffizient (CTE) werden geschätzt. Sowohl SEM als auch TEM weisen auf eine gute Verteilung von Graphen und CNTs in der Al-Matrix hin, insbesondere bei 1:1-Proben. Die Härte nimmt im Allgemeinen mit der Zugabe von Graphen-CNT-Verstärkungen zu. Die Härtewerte werden von 57,5 ??2,7 HV für reines Al auf 115,3 4,5 HV (100,7 %) mit Graphen-CNT-Verstärkung (1:1) erhöht. Die Verschleißrate verringert sich drastisch von 1,07 mg/s für reines Al auf 0,022 mg/s (97,9 %) für Graphen-CNT-verstärkte Verbundwerkstoffe (1:1). Im Vergleich zu reinem Al und Graphen-CNT-Verbundwerkstoffen (1:0) ist auch ein starker Rückgang des CTE bei hybriden Graphen-CNT-verstärkten Verbundwerkstoffen zu beobachten. Die Ergebnisse zeigen ein synergistisches Verstärkungspotenzial zwischen Graphen und CNT bei oder nahe dem stöchiometrischen Verhältnis von 1:1.