Zirkonyum diborür nano kristal kaplanmış farklı malzemelerin mekanik ve işlenebilirlik özelliklerinin araştırılması
Investigation of the zirconium diboride nanocrystal coated different materials mechanic and mechinability properties
- Tez No: 371583
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ADNAN AKKURT, PROF. DR. ŞADAN ÖZCAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Mühendislik Bilimleri, Teknik Eğitim, Metallurgical Engineering, Engineering Sciences, Technical Education
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2014
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Endüstriyel Teknoloji Eğitimi Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 204
Özet
Bu çalışmada mekanokimyasal yöntemle, yüksek ergime sıcaklığı ve sertliğe sahip önemli geçiş metal borürlerinden ZrB2 nano boyutta sentezlenmiştir. Sentez deneylerinde Zr kaynağı olarak elementel Zr ve ZrO2, bor kaynağı olarak B2O3 ve indirgeyici olarak elementel Mg kullanılmıştır. Gezegensel tip yüksek enerjili öğütücüde, Ar atmosferinde gerçekleştirilen sentez deneylerinde farklı bilye-toz kütle oranları ve dönme hızlarının reaksiyon tamamlanma süresi ve elde edilen ürün üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Asetik asit liçi ile saflaştırılan ZrB2 nanoparçacıklarının karakterizasyonları, XRD, SEM, TEM, VSM, BET ve spesifik yoğunluk analizleri ile yapılmıştır. Ardından ZrB2 nanoparçacıkları, ön kaplamalı yöntemle S355JR karbon çeliği ve 7075 serisi alüminyum alaşımı yüzeyine N2 atmosferi altında CO2 lazeri ile kaplanmıştır. Ön kaplama işleminde tozlar fenolik reçine ile metal yüzeyine yapıştırılmış ve vakum altında ısıl işlem yapılarak yüzeyle yaptığı bağ güçlendirilmiştir. Lazer kaplama deneylerinde, farklı lazer güçleri ve ilerleme hızları uygulanarak değişken parametrelerin kaplama tabakasının mikroyapısı, faz yapısı, sertliği ve aşınma davranışları üzerindeki etkisi ortaya konmuştur. Yapılan incelemelerde, S355JR karbon çeliği yüzeyinde, çatlak ve oyuklar bulunmasına rağmen en sert kaplama tabakalarının 75 W ve 125 W lazer güçlerinde yapılan deneylerde elde edildiği ancak sertliğin düşmesine rağmen homojen ve gözeneksiz kaplama tabakalarının ise 160 W ve 200 W lazer gücünde yapılan deneylerde elde edildiği tespit edilmiştir. Alüminyum alaşımı ve seramik faz arasındaki yüksek ergime sıcaklık farklılıklarından dolayı 7075 serisi alüminyum alaşımı yüzeyinde yapılan tüm kaplama deneylerinde kaplama tabakalarında çatlak ve gözenekli yapı gözlenmiştir. Aşınma ve çizik testleri, kaplama tabakalarının aşınma direncinin ana metale göre geliştirildiğini ve ana metalle çok iyi metalürjik bağ yaptığını ortaya koymuştur. Daha sonra kaplanan numuneler ileri imalat yöntemlerinden aşındırıcılı su jeti, tel erezyon, lazer ışını ve aşındırıcılı disk ile kesilerek, kesme yöntemlerinin kaplama tabakalarındaki tahribatları araştırılmıştır. En uygun yöntemin aşındırıcılı disk ile kesme yöntemi olduğu tespit edilmiştir.
Özet (Çeviri)
In this study, ZrB2 nanoparticles that has high melting point and high hardness of transition metal borides, were synthesized via mechanochemical method. In the experiments as a zirconium source, ZrO2 and elemental Zr, as a boron source B2O3 and elemental Mg were used as a reductant. The effect of different ball-to powder ratio and rotating speed on the microstructures of sythesized nanoparticles and reaction completion time with planetary ball milling were investigated. Nanoparticles leached with acetic acid were characterized with XRD, SEM, TEM, VSM, BET and helium pycnometer. Afterwards synthesized ZrB2 nanoparticles were coated on the surface of S355JR carbon steel and AA7075 aluminum alloys by pre-placed laser cladding method with CO2 laser under N2 atmosphere. For the precoating process ZrB2 nanoparticles were mixed with phenolic resin and heat treated under vacuum to make a strong bonding to substrate. Laser experiments were conducted with different laser power, different feed rate and effect of parameters on the coating microstructure, phase content, hardness and wear properties were investigated. When laser coated surfaces were examined, the hardest coating layers including crack and cavity were obtained at 75 W and 125 W laser power, despite that the decline of coating layers hardness, crack free and homogen coating layers were obtained experiments conducted at 160 W and 200 W laser power on the surface of S355JR carbon steel. However there were microcrack and porosity on the surface of aluminum alloy because of having high melting difference between ceramic nanoparticles and aluminum alloy. According to wear and micro scratch tests results, coated layers wear strength had been improved and coating layers had a good metallurgical strentgh to substrate. After that coated layers were cut by important advanced cutting methods such as abrasive water jut, wire erosion, laser and abrasive cutting disk then the effect of these methods on the layers were investigated. The results of this study showed that the abrasive cutting methods are the best method.
Benzer Tezler
- Otomotiv sanayisi için alümina ile toklaştırılmış zirkonya- zirkonyum diborür (ATZ-ZrB2) kompozitlerinin geliştirilmesi ve karakterizasyonu
Characterization and development of alumina toughened zirconia-zirconium diboride (ATZ-ZrB2) composites for automotive industry
İHSAN ÖNAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Metalurji MühendisliğiAlanya Alaaddin Keykubat ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HİLMİ YURDAKUL
- Silisyum karbür ve grafen nano plaka (GNP) takviyeli titanyum diborür seramiklerin spark plazma sinterleme yöntemi ile üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of titanium diborudet ceramics with the additions of silicon carbide and graphene nanoparticles by spark plasma sintering
ÖZNUR KAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. İPEK AKIN KARADAYI
- Zirkonyum karbür esaslı seramiklerin spark plazma sinterleme yöntemi ile üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of zirconium carbide based composites prepared by spark plasma sintering
ÖZDEN ORMANCI ÖZTÜRK
Doktora
Türkçe
2017
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜLTEKİN GÖLLER
- Sprey atomizasyon destekli indüktif plazma yöntemiyle oksit ve oksit-dışı nanopartikül üretimi
Production of oxide and non-oxide nanoparticles via the method of spray atomization assisted inductive plasma
ABDULLAH SELİM PARLAKYİĞİT
Doktora
Türkçe
2019
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CELALETDİN ERGUN
- Synthesis and characterization of hafnium boride-based ceramic powders
Hafniyum borür-esaslı seramik tozlarının sentezlenmesi ve karakterizasyonu
NAZLI AKÇAMLI
Doktora
İngilizce
2016
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL DUMAN