Production of copper (Cu) composites with a reinforced Cu matrix using mechanical alloying with
Aluminum oxide (Al2O3) particles of different sizes was achieved using high-energy ball milling
procedure. The initial materials consisted of inert gas-atomized spherical electrolytic Cu powders
containing 0.5 wt. % commercial Al2O3 powders, with particle sizes ranging from 10 µm to 1 µm. Cu
powders with different particle sizes of Al2O3 were high-energy ball milled at 500 rpm for 3 hours to
attain a consistent distribution of Al2O3 throughout in the Cu matrix. The powders that were high-energy
ball milled were then subjected to cold-pressing at 500 MPa and isothermally sintered for 1.5 hours at
880°C in an Ar atmosphere. The fabricated copper composite materials were characterized using X-ray
diffraction analysis (XRD), field emission scanning electron microscopy (FE-SEM), energy-dispersive
X-ray spectroscopy (EDXS), density and macrohardness tests. The wear properties and mechanism were
investigated through tribological pin-on-disc experiments, which revealed that the reinforcing effect was
more significant when finely dispersed Al2O3 particles were combined into the Cu matrix compared to
coarse Al2O3 particles.
Farklı tane boyutuna sahip alüminyum oksit (Al2O3) parçacıklarıyla güçlendirilerek, mekanik alaşımlandırılmış
bakır (Cu) matris malzemeler yüksek enerjili öğütme işlemi ile başarılı bir şekilde üretilmiştir. Başlangıç
malzemeleri, 10 µm ve 1 µm arasında değişen parçacık boyutlarına sahip ağırlıkça % 0,5 ticari Al2O3 tozları ve
inert gaz atomize küresel elektrolitik Cu tozlarından oluşmaktadır. Farklı tane boyutlarına sahip Al2O3 ve Cu
tozları, Cu matrisinde homojen bir Al2O3 dağılımı elde etmek için 500 rpm'de 3 saat boyunca yüksek enerjili
öğütme işlemine tabi tutulmuştur. Öğütülen tozlar daha sonra 500 MPa basınçta soğuk preslenmiş ve 880°C'de 1,5
saat süreyle izotermal koşullar altında argon atmosferinde sinterlenmiştir. Üretilen bakır kompozit malzemeler, X
ışını kırınım analizleri (XRD), alan emisyonlu taramalı elektron mikroskopu (FE-SEM), enerji dağılımlı X-ışını
spektroskopisi (EDXS), yoğunluk ve makro-sertlik testleri kullanılarak karakterize edilmiştir. Aşınma özelliklerini
araştırmak için disk üstünde pim tribometre kullanılarak tribolojik testleri yapılmıştır. Deneysel sonuçlar, ince
dağılmış Al2O3 partiküllerinin Cu matrisine dâhil edilmesinin, kaba Al2O3 partiküllerinden daha önemli bir
güçlendirme etkisine sahip olduğunu göstermiştir.
