Development of nano particle reinforced abrasion resistant glass-ceramics
Nano partikül takviyeli aşınma direnci yüksek cam-seramiklerin geliştirilmesi
- Tez No: 637040
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ BUĞRA ÇİÇEK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Malzeme Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 148
Özet
Cam-seramik malzemeler, kimyasal bileşim açısından camlara yüksek benzerlik gösteren inorganik malzemelerdir ve kontrollü kristalizasyon adı verilen proses ile çeşitli yöntemlerle üretilmektedir. Cam seramiklerin özellikleri, yüksek mukavemet, yüksek darbe direnci, düşük termal genleşme katsayısı, yüksek termal şok direnci ve bir dizi optik özelliklerle karakterize edilir. Vitröz (porselen) emaye teknolojisi, metal substratları korumak ve emayelerin cam-seramik yapısı sayesinde estetik görünüm kazandırmak için kullanılan cam-seramik malzemelerin bir dalıdır. Emaye kaplamalarda aşınma direnci özelliği, kaplama ömrü ve insan sağlığı endişeleri nedeniyle önemli bir mekanik özelliktir. Emaye kaplamalar, kullanım yerine göre, örneğin pişirme ve temizleme sırasında metalik aşınma, aşınmaya maruz kalır. Aşınma ile emayelerin yüzey özelliklerinde bozulma meydana gelir ve önce estetik özelliklerini kaybederler. Emaye kaplamaların aşınma direnci özelliği, yüksek sertlikleri ve düşük kırılma tokluğu özellikleri nedeniyle zayıftır. Çalışmada kullanılan nano-WC sert seramik parçacıkları, vitröz matristeki ve lokal olarak nano parçacıkları olarak stres noktalarını gidermek, böylece tüm yüzey boyunca aşınma direncini arttırmak için tasarlanmıştır. Ağırlıkça % 1, 2.5, 5, 7.5 ve 10 nano-WC partikülleri değirmen katkı maddesi olarak kaplamaya ilave edilmiştir. Bütün emayeler dökme demir yüzeylere sulu sprey yöntemi ile uygulanmıştır ve 770 °C'de 12 dakika pişirilmiştir. Elde edilen emaye kaplamaların asit direnci, darbe direnci ve kaplama kalınlığı analiz edilmiştir. Ayrıca, numunelerin aşınma direnci Taber aşınma cihazı ve H18 tekerleri ile test edilmiştir. SEM, EDS, renk, parlaklık, kütle kaybı ve yüzey pürüzlülük değerlerindeki değişiklikler, numunelerin aşınma testinden önce ve sonra analiz edilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, aşınma testi W25 numunesi, ağırlıkça % 2.5 nano-WC ilavesi, en düşük kütle kaybını ve yüzey özelliklerinde en düşük değişikliği gösterdi. Gözeneklerdeki en düşük miktar ve en düşük boyut W25 numunesinde gözlenmiştir ve numune yüksek aşınma direncine sahiptir. Numunelerde nano-WC oranının artması ile aglomerasyonun meydana geldiği ve aşınma direncinin azaldığı gözlenmiştir. Böylece, yüzey özelliklerini bozmayan ve yüksek aşınma direncine sahip cam-seramik kaplamalar, nano partikül takviyesi ile elde edilmiştir.
Özet (Çeviri)
Glass-ceramic materials are inorganic materials that show a high similarity to the glasses in terms of chemical composition and the produced by the process of controlled crystallization with different methods. The properties of glass-ceramics are characterized as high strength, high impact resistance, low coefficient of thermal expansion, good resistance to thermal shock and a range of optical properties. Vitreous (porcelain) enamelling technology is a branch of glass-ceramic materials, which is used to protect the metallic substrates to bring aesthetical appearance owing to enamels' glass-ceramic structure. Enamel coatings are subject to abrasion depending on the place of use, for example, metallic abrasion during cooking and cleaning. With abrasion, degradation occurs in the surface properties of enamels and at first they lose their aesthetic properties. The abrasion resistance property of enamel coatings is weak due to their high hardness and low fracture toughness properties. The nano-WC hard ceramic particles used in the study were designed to remove stress points in the vitreous matrix and locally as nano particles, thereby increasing the abrasion resistance across the entire surface. 1, 2.5, 7.5 and 10 wt. % nano-WC particles were added to the coating as a mill additive. All enamels were applied to cast iron surfaces by water spray method and fired at 770 °C for 12 min. Acid resistance, impact resistance and coating thickness of the enamel coatings obtained were analyzed. In addition, the abrasion resistance of the samples was tested with Taber abrasion device and H18 wheels. The changes in SEM, EDS, color, gloss, mass loss and surface roughness values were analyzed before and after the abrasion test of the samples. According to the results obtained, the abrasion test W25 sample, with the addition of 2.5 wt. % nano-WC, showed the lowest mass loss and the lowest change in the surface properties. The lowest amount and the lowest size in the pores were also observed in the W25 sample and the sample had high abrasion resistance. It was observed that agglomeration occurred with the increase of nano-WC ratio in the samples and the abrasion resistance decreased. Thus, glass-ceramic coatings with a high abrasion resistance that do not distort the enamel coating surface properties were obtained by the addition of nanoparticles.
Benzer Tezler
- Mekanik alaşımlama süreçleri ile Al-20Si esaslı toz ve sinter kompozitlerin geliştirilmesi ve karakterizasyon çalışmaları
Studies of development and characterization of Al-20Si based powder and sintered composites by mechanical alloying processes
HASAN GÖKÇE
Doktora
Türkçe
2013
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA LUTFİ ÖVEÇOĞLU
- Synthesis, development and characterization of some W-based compounds, composites and hybrid materials
Volfram esaslı bileşiklerin, kompozitlerin ve de hibrid malzemelerin üretimi, geliştirilmesi ve karakterizasyonu
SELİM COŞKUN
Doktora
İngilizce
2011
Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik Üniversitesiİleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. M. LÜTFİ ÖVEÇOĞLU
- Alüminyum matrisli silisyum karbür ve vanadyum karbür ilaveli hibrit kompozit üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of cold pressed al matrixed sic and vc nanoparticle reinforced hybrid composites
TOLGA TOPUZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Makine MühendisliğiKarabük ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ HARUN ÇUĞ
- Nickel and nickel composite electroplatingfrom nickel sulfamate bath with sicnanoparticles
Başlık çevirisi yok
GÖZDE ERDAMAR
- Alüminyum matrisli seramik parçacık takviyeli kompozit-hibrit malzemelere nano grafen katkısının mikroyapı-sertlik ve aşınma davranışına etkisinin araştırılması
Investigation of the effect of nano graphen additive to aluminum matrix ceramic particle reinforced composite-hybrid materials on microstructure-hardness and abrasion behavior
ALPER NAMALAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Makine MühendisliğiNecmettin Erbakan ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HAKAN GÖKMEŞE