Geri Dön

Experimental investigation of the mechanical properties of nanolayered metals

Nanokatmanlı metallerin mekanik özelliklerinin deneysel araştırılması

  1. Tez No: 520805
  2. Yazar: ALİCAN TUNCAY ALPKAYA
  3. Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ SEZER ÖZERİNÇ, DOÇ. DR. YUNUS EREN KALAY
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2018
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 79

Özet

Nanokatmanlı metaller 100 nm ve daha küçük katman kalınlıklarına sahip alternatif metalik katmanlarından oluşan malzemelerdir. Bu nanoyapılı malzemeler, çoğu geleneksel alaşımlara kıyasla yüksek akma dayanımı, üstün aşınma direnci ve daha iyi ısıl kararlılık sergilerler. Bu olağanüstü mekanik özellikler, bu malzemeleri taşıma, havacılık ve enerji endüstrileri içeren birçok alan için umut vaadeden malzemeler yapar. Bu malzemelerin mikroyapı ve mekanik özellikleri arasındaki ilişkiyi, onların uygulamalarda kullanabilmeleri amacıyla iyi anlaşılmalıdır. Literatürde saf nanokristalin metalik katmanlar için yapı-özellik ilişkisini inceleyen birçok çalışma yapılmıştır. Bununla birlikte, alaşım eklemelerin bu nanoyapıların mekanik özellikleri üzerindeki etkileri iyi anlaşılmamıştır. Bu tez, bu konuyu Cu / Nb nanokatmanların detaylı karakterizasyonu ile araştırmayı amaçlamaktadır. Saf Cu / saf Nb nanokatmanlar ve alaşımlı Cu90Nb10 / saf Nb nanokatmanlar, silikon alttaş üzerine 5 nm – 100 nm aralığında değişen katman kalınlıklarına sahip ince film formunda magnetron saçtırma yöntemiyle hazırlanmıştır. Toplam 1 μm kalınlığındaki filmler, X ışını kırınımı ve elektron mikroskobu kullanılarak onların mikro yapıları için karakterize edildi. Mekanik özellikler nanobatma ile belirlendi. Alaşım eklemeler dikkate alınan tüm tabaka kalınlıkları için Cu / Nb'nin sertliğini önemli ölçüde artırdı. 5 nm katman kalınlığında en yüksek sertlik değeri 6.98 GPa olarak bulundu ki bu değer şimdiye kadar üretilen en sert nano katmanlı Cu/Nb dan daha serttir. Yüksek güçlendirme seviyeleri geleneksel güçlendirme mekanizmaları ile açıklanamaz, ancak bu alaşımlı nanokristalli bakırda güçlendirmenin yeni moleküler dinamik tahminleriyle uyum içindedir. Bu öneri güçlendirmenin alaşımlamayla bakır tabakaların tane sınırı enerjilerinin azalmasından kaynaklandığıdır. Bulgular, nanoyapılı malzemelerin gücünü daha fazla arttırmak ve özelliklerini uygulamalara göre uyarlamak için yeni bir yol sunmaktadır.

Özet (Çeviri)

Nanolayered metals are materials composed of alternating metallic layers with layer thicknesses on the order of 100 nm or smaller. These nanostructured materials exhibit higher yield strength, superior wear resistance, and better thermal stability compared to most conventional alloys. These outstanding mechanical properties make them promising for many fields including transportation, aerospace and energy industries. The relationship between the microstructure and mechanical properties of these materials should be well understood for being able to utilize them in applications. There have been many studies in the literature investigating the structure-property relationship for pure nanocrystalline metallic layers. However, the effects of alloying additions on the mechanical properties of these nanostructures are not well understood. This dissertation aims to investigate this topic through the detailed characterization of Cu/Nb nanolayers. Pure Cu / pure Nb nanolayers and alloyed Cu90Nb10 / pure Nb nanolayers were prepared in the form of thin films by magnetron sputtering on silicon substrates with layer thicknesses varying in the range 5 nm – 100 nm. The films with a total thickness of 1 μm were characterized for their microstructure using X-ray diffraction and electron microscopy. Mechanical properties were determined by nanoindentation. Alloying additions improved the strength of Cu/Nb significantly for all layer thicknesses considered. The highest hardness of 6.98 GPa was obtained at a layer thickness of 5 nm, which is stronger than the hardest Cu/Nb nanolayer produced to date. High levels of strengthening cannot be explained by the conventional strengthening mechanisms, but it is in agreement with the recent molecular dynamics predictions of strengthening in alloyed nanocrystalline copper. This suggests that the strengthening is due to the reduction of the grain boundary energy of copper layers upon alloying. The findings provide a new path for further enhancing the strength of nanostructured materials and tailor their properties towards applications.

Benzer Tezler

  1. Çimentolu ve polyester reçineli kompozit betonların mekanik özelliklerinin deneysel olarak incelenmesi

    Experimental investigation of the mechanical properties of cement and polyester resin composite concrete

    İBRAHİM HALİL TİRYAKİ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    İnşaat Mühendisliğiİskenderun Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ALİ DOĞAN

  2. Farklı paslanmaz çeliklerin tıg kaynağında mekanik özelliklerinin deneysel olarak incelenmesi

    Experimental investigation of the mechanical properties of different stainless steels in tig welding

    EYÜP CAN İÇLİ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Makine MühendisliğiBursa Uludağ Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HAKAN AYDIN

    DR. ÖĞR. ÜYESİ OĞUZ TUNÇEL

  3. Experimental investigation of the mechanical properties fiber reinforced composites containing hybrid nanoparticles

    Hı̇brı̇t nanopartı̇küller ı̇çeren elyaf takvı̇yelı̇ kompozı̇tlerı̇n mekanı̇k özellı̇klerı̇nı̇n deneysel ı̇ncelenmesı̇

    AHMET KAYALAR

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Makine MühendisliğiGaziantep Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ NURETTİN FURKAN DOĞAN

  4. Sandviç kompozitlerin mekanik performansının deneysel olarak incelenmesi

    Experimental investigation of the mechanical performance of sandwich composites

    SÜLEYMAN BOZKURT

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2014

    Makine MühendisliğiDokuz Eylül Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. BÜLENT MURAT İÇTEN

  5. Alüminyum/fiber tabakalı kompozit malzemelerin v bükme davranışlarının deneysel olarak incelenmesi

    Experimental investigation of v-bending behavior of aluminum/fiber layered composite materials

    AHMED OZAN ÖRNEKCİ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Makine MühendisliğiSakarya Üniversitesi

    Makine Tasarım ve İmalat Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. SEÇİL EKŞİ