Experimental investigation of the mechanical properties of nanolayered metals
Nanokatmanlı metallerin mekanik özelliklerinin deneysel araştırılması
- Tez No: 520805
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ SEZER ÖZERİNÇ, DOÇ. DR. YUNUS EREN KALAY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- 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
- 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
2022
İnşaat Mühendisliğiİskenderun Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİ DOĞAN
- 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
2023
Makine MühendisliğiBursa Uludağ ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAKAN AYDIN
DR. ÖĞR. ÜYESİ OĞUZ TUNÇEL
- 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
2024
Makine MühendisliğiGaziantep ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ NURETTİN FURKAN DOĞAN
- Sandviç kompozitlerin mekanik performansının deneysel olarak incelenmesi
Experimental investigation of the mechanical performance of sandwich composites
SÜLEYMAN BOZKURT
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Makine MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BÜLENT MURAT İÇTEN
- 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
2024
Makine MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMakine Tasarım ve İmalat Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SEÇİL EKŞİ