Grafen katkılı bakır matrisli kompozit malzemelerin mekanik ve elektriksel özelliklerinin araştırılması
Investigation of mechanical and electrical properties of graphene reinforced copper matrix composite materials
- Tez No: 654218
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ARİF UZUN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Maden Mühendisliği ve Madencilik, Makine Mühendisliği, Chemistry, Mining Engineering and Mining, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Kastamonu Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 76
Özet
Bu çalışmada grafen katklı bakır matrisli kompozit malzemelerin mekaniksel ve elektriksel özellikleri araştırılmıştır. Bu amaç için kompozit malzemelerin üretiminde toz metalurjisi yöntemi kullanılmıştır. Bakır matris tozları içerisine ağırlıkça %0, %0,5, %1 ve %1,5 oranlarında grafen parçacıkları ilave edilerek bilyeli karıştırıcıda karıştırılmıştır. Karıştırma işleminde karıştırma hızı 400 rpm, karıştırma süresi 120 dakika ve bilye/toz oranı 10:1 olarak belirlenmiştir. Karışım tozlar 500 MPa, 600 MPa ve 700 MPa basınç altında çelik bir kalıp içerisinde tek yönlü olarak sıkıştırılmıştır. Sıkıştırma sonrası üretilen numuneler argon atmosferinde 850 °C, 900 °C ve 950 °C sıcaklıklarda sinterleme işlemine tabi tutulmuştur. Üretim parametrelerinin numunelerin fiziksel ve mekanik özellikler üzerine etkilerini belirlemek amacıyla mikroyapı analizi, XRD analizi, sertlik ölçümü ve elektriksel iletkenlik ölçümü yapılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre mekanik karıştırmanın bir sonucu olarak küresel şekilli Cu tozları pulsu forma dönüşmüştür. Bununla birlikte grafen parçacıkları yapı içerisinde aglomere olarak üretilen ürünlerin özelliklerini etkilemiştir. Artan grafen ile birlikte mikro yapıda gözeneklilik ve aglomerasyon belirgin hale gelmiştir. Bunun sonucunda %87,4'e kadar bağıl yoğunlukta azalma meydana gelmiştir. Ayrıca kompozitlerin elektrik iletkenliği artan grafen miktarı ile birlikte azalmıştır. En yüksek elektrik iletkenliği 76,59 IACS ( %0 GNS-500 MPa- 950 oC) ve en düşük elektrik iletkenliği 43,49 IACS (%1,5 GNS-500 MPa- 850 oC) olarak belirlenmiştir. Grafen miktarı %1'e kadar sertlik, elastik modül ve akma dayanımında nispeten artış sağlamıştır. Sertlik ölçümlerinde uygulanan yükteki artışa bağlı olarak numuneler iz boyutu etkisi şeklinde eğilim sergilemişlerdir. ANAHTAR KELİMELER: Kompozit bakır, grafen, toz metalurjisi, elektriksel iletkenlik
Özet (Çeviri)
In this study, the mechanical and electrical properties of grapheme reinforced copper matrix composite materials were investigated. For this purpose, powder metallurgy method has been used in the production of composite materials. Graphene particles of %0, %0,5, %1 ve %1,5 by weight were added into the copper matrix powders and mixed in a ball mixer. In the mixing process, the mixing speed was determined as 400 rpm, the mixing time as 120 minutes and the ball / powder ratio as 10: 1. The mixed powders were unidirectionally compressed in a steel mold under 500 MPa, 600 MPa and 700 MPa pressure. Samples produced after compression were subjected to sintering process in argon atmosphere at temperatures of 850 °C, 900 °C and 950 °C. Microstructure analysis, XRD analysis, hardness measurement and electrical conductivity analysis were performed to determine the effects of production parameters on the physical and mechanical properties of the samples. According to the results obtained, spherical shaped Cu powders transformed into flaky form as a result of mechanical grinding. In addition, graphene particles affected the properties of the products produced as agglomerates within the structure. With increasing graphene, microstructure porosity and agglomeration have become evident. As a result, a decrease in relative density of up to 87,4%occurred. In addition, the electrical conductivity of composites decreased with the increasing amount of graphene. The highest electrical conductivity was determined as 76,59 IACS (0%GNS-500 MPa- 950 oC) and the lowest electrical conductivity 43,49 IACS (1,5% GNS-500 MPa- 850 oC). When the amount of graphene increased up to 1%, there was a relative increase in hardness, elastic modulus and yield strength. The samples showed a trend as a trace size effect due to the increase in the applied load on the hardness measurements, KEYWORDS: Composite copper, graphene, powder metallurgy, electrical conductivity
Benzer Tezler
- Nano partikül takviyeli bakır kompoziyonunun sinterlenmesi ve mekanik özelliklerinin belirlenmesi
Sintering of nano particle reinforced copper composition and determination of mechanical and electrical properties
ALPER MUTLU
Doktora
Türkçe
2024
Mekatronik Mühendisliğiİzmir Demokrasi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. UĞUR ÇAVDAR
- Investigation of CNT smart paint for structural health monitoring in advanced and nano-enhanced carbon fiber composites
Gelişmiş ve nano takviyeli kompozit malzemeler için karbon nanotüp içerikli akıllı boyanın yapısal sağlık izleme için geliştirilmesi
YAĞMUR ATEŞCAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. HÜLYA CEBECİ
- Creep behavior investigation of 3d printed polyetherimide parts with carbon black reinforcement via experimental analysis and modeling
3b basılmış karbon siyahı takviyeli polieterimid parçaların deneysel analiz ve modelleme ile sürünme davranışının incelenmesi
MERVE KARABAL
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Havacılık ve Uzay Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ALPTEKİN YILDIZ
- Conductive polyamide/carbon black, carbon fiber and carbon nanotubes composites for electrostatic painting
Elektrostatik boyamaya uygun iletken poliamid/ karbon siyahı, karbon lif ve karbon nano tüp kompozitleri
AMIRHOSSENI NASRI
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
Prof. Dr. ESMA SEZER
- Nanocomposite scaffolds containing metal nanoparticles
Metal nanotanecik içeren nanokompozit yapı iskeleleri
AYŞEN AKTÜRK
Doktora
İngilizce
2020
Biyomühendislikİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜLTEKİN GÖLLER
PROF. DR. MELEK MÜMİNE EROL TAYGUN