Development of a novel method to obtain complex shaped magnetic structures for additive manufacturing
Eklemeli imalat yöntemiyle kullanılabilecek kompleks formdaki manyetik yapıların elde edilmesi için özgün metod geliştirilmesi
- Tez No: 571149
- Danışmanlar: DOÇ. DR. İBRAHİM BURÇ MISIRLIOĞLU, DOÇ. DR. OZAN AKDOĞAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Mühendislik Bilimleri, Metallurgical Engineering, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 65
Özet
Kalıcı mıknatıslar yakın geçmişten günümüze kadar manyetik teypler, sabit disk sürücüleri, ses sürücüleri, biyomedikal ölçümleme araçları, elektrik motorları, hibrit arabalar, rüzgâr türbinleri gibi birçok alanda kritik bir yer kaplamaktadır. Dolayısıyla kullanılan kalıcı mıknatısın boyutu ve maliyeti, bu sektörler için üretilen ürünleri doğrudan etkilemektedir. Boyutunu belirleyen en önemli faktör mıknatısın manyetik enerji yoğunluğu, maliyeti belirleyen ise kullanılan malzemeye ulaşım ve malzemenin işlenmesi konusundaki zorluklardır. Günümüzde mıknatıs olarak en çok kullanılan malzemeler birkaçı neodimiyum demir boron (NdFeB), alüminyum nikel kolbalt (Alnico) ve ferrit olarak göze çarpmaktadır. Bunların arasından NdFeB yüksek manyetik enerji yoğunluğu ile sıyrılmaktadır. Ancak 2000'li yıllarda öne çıkmaya başlayan, neodimiyum gibi nadir toprak elementlerini elde edilmesindeki sıkıntılar sebebi ve NdFeB malzemesinin kırılgan yapısının sonucu numerik kontrol metotları ile işlenmesinin zorlu olması ilgili sektörleri yeni manyetik malzemeler konusunda bir arayışa itmiştir. Yarı kararlı bir demir nitrür fazı olan Fe16N2, gösterdiği manyetik özellikler sebebiyle son dönemde bu arayışa bir çare olma potansiyeli gösteren malzemelerden biridir. Bu tezin konusu olarak 3 farklı kolda araştırma yapılarak bahsedilen sorunlar için bir çözüm metodu geliştirilmeye çalışılmıştır. Birinci aşama olarak bilyeli öğütme ile elde edilmiş demir mikro-nano parçacıkları ile amonyak kullanılarak tüp fırında tavlanmış ve sonucunda elde edilen ürün XRD ve SEM analizleri ile incelenmiş, çıkan sonuçlar Fe16N2 fazının simülasyon sonucu elde edilmiş XRD verisi ile uyumluluk göstermiştir. Tezin konusu olan diğer konular bu parçacıkların üç boyutlu yazıcı ile basılmasına olanak sağlamak, manyetik alan darbesi ile basılan yapının eş yönsüzlüğünü ve manyetik enerjisini arttırmak yer almaktadır. Ancak nitrürleme sisteminin kurulması ve optimizasyonu esnasında bu konularda geri kalmamak için, kavramların tutarlılığını kanıtlama amacı ile ve sistemin Fe16N2 fazı elde edilmeden önce hazır olması adına manyetik alan darbesi devresi hazırlanmış ve bilyeli öğütme sonucu oluşan demir ve NdFeB parçacıklar ile üç boyutlu baskı denemeleri yapılmıştır. İki parçacık ile yapılan baskı denemeleri başarılı olmuştur, dolayısıya elde edilen Fe16N2 parçacıklarının da bu yöntemle basılması konusunda sorun yaşanmaması beklenmektedir.
Özet (Çeviri)
Hard magnetic materials do play a critical role in numerous industrial areas relates with magnetic tapes, hard drive units, speaker drivers, biomedical measurement devices, electric motors, hybrid cars, wind turbines. Since these areas include large scale manufacturing, size and cost of the magnetic material have a direct effect on it. Magnetic energy intensity and availability of magnetic material are the main characteristics that concern size and cost-effectiveness. Today, neodymium iron boron (NdFeB), aluminum nickel cobalt (Alnico), and ferrite are mostly used as magnetic materials. NdFeB is the most significant one among them because of its magnetic energy density. Nowadays, the world is experiencing a rare-earth material crisis. Moreover, because of its fragile nature, it is tough to make custom shaped / CNC milled NdFeB magnets, especially for prototyping. These are the main reasons that industry is in search of new, rare-earth free magnetic materials. A metastable iron nitride phase, Fe16N2 shows promising magnetic properties in literature and become prominent as a possible alternative to NdFeB. In this study, we aimed to propose a solution to aforementioned problems by finding a way to synthesize Fe16N2 particles by using ball-milled iron micro/nanoparticles and trying to utilize it with additive manufacturing method. Furthermore, we expected to increase anisotropy, and the magnetic energy density of printed material by manipulating it with a pulse magnetizer circuit. Considering the time consumption of the configuration and optimization of the oven system, we tried to prepare 3d printing system, pulse magnetizer system simultaneously. Therefore Fe16N2 was not used in these systems, instead, we used ball milled NdFeB and iron flakes to show proof of concept. Prepared Fe16N2 particles are characterized by using XRD and SEM analysis.
Benzer Tezler
- Silisyum altlık üzerine lazer ile aktifleştirilmiş akımsız bakır biriktirme
Laser activated electroless copper deposition on silicon substrate
SERGEN HALİM AYHAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUHAMMET KÜRŞAT KAZMANLI
- Yürüyen dalgalı tüp kuvvetlendiricilerinde tek helisli yavaş dalgalı yapıların analizi, tasarımı ve incelenmesi
Analysis, design and investigation of single helix slow-wave structures in traveling wave tube amplifiers
AGAH OKTAY ERTAY
Doktora
Türkçe
2019
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SERKAN ŞİMŞEK
- Küt cisimlerde sürüklenme kuvvetinin azaltılması için kilitlenmiş girdap oluşumlarının deneysel yöntemlerle araştırılması
Başlık çevirisi yok
ŞEREF ERKARA
Doktora
Türkçe
1997
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. M. ZEKİ ERİM
- Direct pore-based identification for fingerprint matching process
Parmak izi kimliklendirme sürecincde por temellieşleştirme sistemi
VEDAT DELİCAN
Doktora
İngilizce
2023
Adli Tıpİstanbul Teknik ÜniversitesiBilişim Uygulamaları Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BEHÇET UĞUR TÖREYİN
- Improved modeling of capacitive micromachined ultrasonic transducers (CMUTS)
Başlık çevirisi yok
REMZİ ERKAN KEMAL
Doktora
İngilizce
2020
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiÖzyeğin ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TAYLAN AKDOĞAN
DR. GÖKSEN GÖKSENİN YARALIOĞLU