Toz metalurjisi ile üretilen demir matrisli metallere grafen ve grafit ilavesinin mikroyapı ve mekanik özelliklere etkisinin karşılaştırılması
Comparison of the effects of graphene and graphite addition on microstructure and mechanical properties of iron matrix metals via powder metallurgy
- Tez No: 657921
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MEHMET AKİF ERDEN, DR. YASİN AKGÜL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Karabük Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 57
Özet
Toz metalürjisi (TM) yöntemiyle, döküm gibi geleneksel çelik üretim yöntemlerine kıyasla, karmaşık geometriye sahip parçalar daha düşük maliyet ile üretilebilmektedirler. Ayrıca, TM yöntemi, farklı alaşım kompozisyonlarının hassas olarak hazırlanmasına imkân vermektedir. Çeliklerin mekanik özelliklerini etkileyen önemli faktörlerden biri, içerdikleri alaşım elementlerinin türü ve miktarıdır. Dolayısıyla, dayanım/ağırlık oranı daha yüksek olan çeliklerin geliştirilmesi için alaşımlama üzerine çalışmalar yapılmaktadır. Ayrıca, tribolojik performanslarını iyileştirmek için de yumuşak metal malzemelere sert partikül takviyesine ek olarak, bazı katı takviyelerin kendi kendini yağlama özelliğinden yararlanmak da mümkündür. Son yıllarda, grafenin metal matrisli kompozitlerin hem mekanik hem de tribolojik özelliklerini iyileştirdiği görülmüştür. Bu tez çalışmasında, TM yöntemiyle farklı oranlarda (%0,25, %0,5 ve %0,75) grafit ve grafen ilave edilen demir matrisli metal malzemeler üretilmiştir. Üretim aşamasında, belirlenen kompozisyonlarda, turbula marka üç eksenli karıştırıcı ile 2 saat karıştırılan tozlar, 700 MPa presleme basıncında sıkıştırılmış ve ardından 1200⁰C'de argon atmosferinde sinterleme gerçekleştirilmiştir. Üretilen numunelerin mikroyapıları optik mikroskop ve elektron mikroskobu kullanılarak incelenmiştir. Yoğunluk ölçümü gerçekleştirilmiş ve porozite miktarları hesaplanmıştır. Çekme ve aşınma testleri uygulanmıştır. Ayrıca, çekme ve aşınma test sonuçları ile ilişki kurmak adına numunelerin sertlik değerleri belirlenmiştir. Sonuçlar, toz metalurjisi (PM) yoluyla çelik üretiminde, grafen kullanımının ağırlıkça %0,5 takviye oranına kadar grafite kıyasla daha etkili olabileceğini göstermektedir. Ancak grafen üretimi oldukça zor ve maliyetlidir. Bu nedenle, maliyet-fayda analizi yapıldıktan sonra, grafenin daha yüksek mukavemetli PM çelik ürünleri için umut verici bir malzeme olabileceği düşünülmektedir.
Özet (Çeviri)
By powder metallurgy (TM) method, parts with complex geometry can be produced at a lower cost compared to traditional steel production methods such as casting. In addition, the TM method allows precise preparation of different alloy compositions. One of the important factors affecting the mechanical properties of steels is the type and quantity of alloying elements they contain. Therefore, alloying studies are being carried out to develop steels with a higher strength-to-weight ratio. In addition to solid particle reinforcement to soft metal materials, it is also possible to take advantage of the self-lubricating property of some solid reinforcements to improve their tribological performance. In recent years, graphene has been used to improve both the mechanical and tribological properties of metal matrix composites. In this thesis study, iron matrix composites which added graphite and graphene in different proportions (0.25%, 0.5% and 0.75%) were produced via TM method. For production, powders mixed with three-axis mixer for 2 hours were compressed at a pressing pressure of 700 MPa and then sintered in an argon atmosphere at 1200 ℃. The microstructures of the produced samples were studied using an optical microscope and electron microscope. Density measurement was performed and porosity amounts were calculated. Tensile test and abrasion test were applied. In addition, hardness values of the samples were determined to relate to tensile and wear test results. Results show that using graphene in steel production via powder metallurgy (P/M) could be effective compared to graphite up to 0.5 wt.% reinforcement ratio. However, graphene production is quite difficult and costly. Therefore, it is tought that graphene can be a promising material for higher strength P/M steel products after the cost-benefit analysis was made.
Benzer Tezler
- Laboratuvar tipi elektrik ark fırını tasarımı ve e-atıktan öğütülebilir alaşım üretimi
Design of laboratory scale electrical arc furnace and production of grindable alloy from e-waste
RIDVAN ORMAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SERVET İBRAHİM TİMUR
- TM yöntemiyle üretilmiş alüminyum esaslı SiCp takviyeli kompozit ile 304 paslanmaz çeliğin sürtünme kaynağıyla birleştirilebilirliğinin araştırılması
The investigation of weldability of al based SiCp reinforced composite, which is produced by PM method with 304 stainless steel by friction welding
ZÜLKÜF BALALAN
Doktora
Türkçe
2013
Metalurji MühendisliğiFırat ÜniversitesiMetal Eğitimi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİYAZİ ÖZDEMİR
- Production and characterization of W-Ni matrix composites reinforced with CeB6, NdB6, ErB4 particulates by powder metallurgy methods
CeB6, NdB6, ErB4 partikülleri ile takviye edilmiş W-Ni matris kompozitlerin toz metalurjisi yöntemleri ile üretimi ve karakterizasyon çalışmaları
BURÇAK BOZTEMUR
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DUYGU AĞAOĞULLARI
- Toz metalurjisi yöntemi ile üretilmiş SiC takviyeli bakır matrisli kompozitler ile bakırın kaynak edilebilirliğinin araştırılması
Investigation of the weldability of SiC reinforced copper matrix composites and cupper produced by powder metallurgy method
ÖMER BARAÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Makine MühendisliğiBingöl ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İHSAN KIRIK
- Kendiliğinden ilerleyen yüksek sıcaklık sentezi ile tufalden demir esaslı kompozit (Mo2FeB2-Fe) üretimi
Production of iron based composite (Mo2FeB2-Fe) from scale by self propagating high temperature synthesis
BUSE YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CEVAT BORA DERİN