Toz metalurjisi ile mxene katkılı metal kompozitlerin üretimi ve karakterizasyonu
Başlık çevirisi mevcut değil.
- Tez No: 1019412
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET AKİF ERDEN, DR. ÖĞR. ÜYESİ MUHAMMET MEVLÜT KARACA
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Karabük Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmada, toz metalürjisi yöntemi kullanılarak, farklı oranlarda MXene katkısı içeren 316L paslanmaz çelik kompozitler üretilmiştir. Çalışmanın amacı, MXene ilavesinin 316L paslanmaz çeliğin mikroyapısal özellikleri ve mekanik davranışı üzerindeki etkilerini incelemek ve ayrıca farklı karıştırma yöntemlerinin bu etkiler üzerindeki rolünü karşılaştırmaktır. Toz metalürjisi (T/M) yöntemiyle, farklı boyutlardaki metal tozları kullanılarak dayanıklı ve yüksek performanslı parçalar üretilebilmektedir. Üretilen parçaların özellikleri; kullanılan tozların boyutuna, kimyasal bileşimine, presleme basıncına ve sinterleme koşullarına bağlı olarak değişmektedir. Toz metalürjisi, iyi işlenebilirlik, ekonomik üretim, homojen yapı, minimum üretim kaybı ve genellikle ikincil işlemlere gerek duyulmaması gibi önemli avantajlar sunmaktadır. Bu üstün özellikleri sayesinde toz metalürjisi yöntemi, endüstride yaygın olarak tercih edilmektedir. MXene, güçlü yüzey etkileşimleri ve tabakalı yapısı sayesinde matris fazı içerisinde tane sınırlarını stabilize edebilme potansiyeline sahiptir. Bu nedenle, MXene'in uygun oranlarda ilavesiyle kompozitlerin mikroyapı, mekanik ve tribolojik özelliklerinde iyileşme sağlanması hedeflenmiştir. Bu kapsamda, 316L paslanmaz çelik tozlarına %0,25, %2,5 ve %5 oranlarında MXene (Ti₃C₂Tx) ilave edilmiştir. Toz karışımları, homojen bir dağılım elde etmek amacıyla iki farklı karıştırma yöntemi kullanılarak 2,5 saat boyunca karıştırılmıştır. MXene tozları, Ti₃AlC₂ MAX fazından hidroflorik asit (HF) kullanılarak delaminasyon yöntemiyle elde edilmiştir. Kompozit numuneler, toz metalurjisi yöntemiyle hazırlanmış; turbula mikser ve mekanik alaşımlama yöntemleriyle, her iki yöntemde de 300 RPM hızında ve 2,5 saat süreyle karıştırılmıştır. Sinterleme işlemi, argon atmosferinde, 1200 ºC sıcaklıkta ve 1 saat süreyle gerçekleştirilmiştir. Sinterleme sonrasında, numunelerin mekanik özelliklerini belirlemek amacıyla HV1 (Hardness Vickers 1kgf) Vickers sertlik deneyleri yapılmış ve her numune için sertlik değeri elde edilmiştir. Ayrıca numunelere yoğunluk, aşınma ve mikroyapı analizleri uygulanmıştır. Mikroyapısal incelemeler, optik mikroskop (OM) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile gerçekleştirilmiş; aşınma testleri sonrasında numunelerde oluşan aşınma yüzeyleri incelenerek yüzey morfolojileri değerlendirilmiştir. Elde edilen veriler, MXene katkı oranı ve karıştırma yöntemi değişiminin numunelerin mikro yapısal homojenliği ve mekanik performansı üzerindeki etkilerini karşılaştırmalı olarak ortaya koymak amacıyla analiz edilmiştir.
Özet (Çeviri)
Using the powder metallurgy (P/M) method, durable and high-performance components can be produced by employing metal powders of different particle sizes. The properties of the produced parts depend on several parameters, including the particle size and chemical composition of the powders, the compaction pressure, and the sintering conditions. Powder metallurgy offers significant advantages such as good machinability, cost-effective production, homogeneous microstructure, minimal material loss during production, and the general absence of the need for secondary processing steps. Owing to these advantages, the powder metallurgy method is widely preferred in industrial applications. In this study, 316L stainless steel composites reinforced with different proportions of MXene were produced using the powder metallurgy technique. The main objective of the study is to investigate the effects of MXene addition on the microstructural characteristics and mechanical behavior of 316L stainless steel, as well as to compare the influence of different mixing methods on these properties. MXene has the potential to stabilize grain boundaries within the matrix phase due to its high electrical and thermal conductivity, strong surface interactions, and layered structure. Therefore, the incorporation of MXene at appropriate concentrations is expected to enhance the strength and hardness properties of the composites. Within the scope of this study, MXene (Ti₃C₂Tx) was added to 316L stainless steel powders at weight fractions of 0.25%, 2.5%, and 5%. To achieve a homogeneous distribution, the powder mixtures were blended for 2.5 hours using two different mixing methods. The MXene powders were obtained from the Ti₃AlC₂ MAX phase via a delamination process using hydrofluoric acid (HF). The composite samples were prepared through the powder metallurgy route, and the powder mixtures were blended using both a turbula mixer and a mechanical alloying process at a rotational speed of 300 RPM for 2.5 hours. The sintering process was carried out in an argon atmosphere at 1200 ºC for 1 hour. Following sintering, HV1 Vickers hardness tests were performed to determine the mechanical properties of the samples, and hardness values were obtained for each specimen. In addition, the samples were subjected to density measurements, wear tests, and microstructural analyses. Microstructural examinations were performed using optical microscopy (OM) and scanning electron microscopy (SEM). After the wear tests, the wear surfaces formed on both the samples and the counterface balls were examined, and their surface morphologies were evaluated. The obtained results were analyzed to comparatively evaluate the effects of MXene content and mixing method on the microstructural homogeneity and mechanical performance of the samples.
Benzer Tezler
- Synthesis and characterization of two-dimensional nano-layered ternary transition metal carbide and boride (MAX/MAB) phases
İki boyutlu nano-tabakalı üçlü geçiş metali karbür ve borür (MAX/MAB) fazlarının sentezi ve karakterizasyonu
BERK ŞENYURT
Doktora
İngilizce
2025
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DUYGU AĞAOĞULLARI
DOÇ. DR. NAZLI AKÇAMLI KAYA
- Bor nitrür ve mxene katkılı alüminyum 7075 matrisli kompozitlerin mekanik ve tribolojik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of mechanical and tribological properties of boron nitride and mxene doped aluminium 7075 matrix composites
MUHAMMET MEVLÜT KARACA
Doktora
Türkçe
2024
Makine MühendisliğiKarabük ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL ESEN
DOÇ. DR. SAFA POLAT
- Improving corrosion, tribology, and fouling resistance of powder coatings using 2D mxenes and regenerated raw materials
2D mxenes ve yenilenmiş hammaddeler kullanarak toz boyanın korozyon, triboloji ve kirlenme direncinin iyileştirilmesi
ZİBA LAHE
Doktora
İngilizce
2025
Metalurji MühendisliğiKoç ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. UMUT AYDEMİR
- Production and characterization of Ti-based MXene alloys
Titanyum esaslı MXene alaşımlarının üretimi ve karakterizasyonu
MERVE ÖZKAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Metalurji MühendisliğiÇankaya ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZİYA ESEN
PROF. DR. ARCAN FEHMİ DERİCİOĞLU
- Mekanik alaşımlama yöntemiyle mxene ve bor karbür takviyeli alüminyum metal matris kompozit malzeme geliştirilmesi ve karakterizasyonu
Development and characterization of mxene and boron carbide reinforced aluminum matrix composite material using the mechanical alloying method
MUSA YILMAZ
Doktora
Türkçe
2025
Makine MühendisliğiNecmettin Erbakan ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MÜRSEL EKREM