Farklı Alternatif Bağlayıcı Metal Matrisli Kompozitlerin Üretilmesi ve Mekanik Davranışları
The Production of Metal Matrix Composites with Different Alternative Binders and Mechanical Behaviors
- Tez No: 689929
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MUSTAFA ULUTAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Eskişehir Osmangazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 151
Özet
Günümüzde geniş bir kullanım alanına sahip olan WC takviyeli metal matrisli kompozitler (MMK) önemli mühendislik malzemelerindendir. Bu çalışmada, WC, Fe, Ni ve C tozları kullanılarak toz metalurjisi yöntemi ile metal matrisli kompozit malzemeler üretilmiştir. Deneysel çalışmaların birinci aşamasında tozlar homojen karıştırma işlemi yapıldıktan sonra, tek yönlü ve takiben soğuk izostatik olarak preslenmiş ve basınçsız argon ortamında sinterlenmişlerdir. Üretilen numunelerin mikroyapı (yoğunluk, faz) ve mekanik (sertlik, elastisite modülü, kırılma tokluğu) özellikleri deneysel olarak incelenmiştir. Yapılan çalışmada bağlayıcı faz olarak farklı oranlarda Fe ve Ni katkısının mikroyapı ve mekanik özelliklere olan etkisi araştırılmıştır. Fe ve Ni katkıları için kritik bir oranın olduğu ve tespit edilen miktarın üstünde katılmasının kırılma tokluğunu azalttığı tespit edilmiştir. Numunelerde en uygun Fe-Ni içeriğine sahip kimyasal bileşim, mikroyapı ve mekanik kıstaslara göre belirlenmiştir. Deneysel çalışmaların ikinci aşamasında en uygun kimyasal içeriğe sahip gruptan üretilen numunelere fiziksel buhar biriktirme yöntemi (PVD) ile TiN, TiAlN, CrAlN ve TiSiN kaplamaları uygulanmıştır. Yüzey özellikleri değiştirilen numunelerin mikroyapı (kalınlık, faz, yüzey pürüzlüğü ve topoğrafyası), mekanik (sertlik, elastisite modülü, plastisite indeksleri) ve tribolojik özellikleri (nano çizik ve aşınma testleri) deneysel olarak incelenmiştir. İnce film kaplamalarda herhangi çatlak veya süreksizlik tespit edilmemiştir. Yapılan çalışmalarda en yüksek ortalama yüzey pürüzlülüğü değerlerinin TiN kaplamada olduğu tespit edilmiştir. Üçlü nitrür kaplamaların, TiN kaplamaya göre daha üstün sertlik, elastisite modülü ve plastisite indeks değerlerine sahip olduğu saptanmıştır. Farklı derinliklerde yapılan nano çizik testlerinde üçlü nitrür kaplamalar sünek davranış gösterirken, TiN kaplamanın gevrek davranış gösterdiği tespit edilmiştir. Tüm kaplamalarda aşınma direnci alt taş malzemeye göre 1,87 ile 17,13 kat arasında arttırılmıştır. TiN kaplamaya göre üçlü nitrür kaplamalarda aşınma direnci 2,44 ile 9,13 kat arasında iyileşme göstermiştir. En yüksek sürtünme katsayısı alt taş malzemede gözlemlenmişken, en düşük sürtünme katsayısı TiSiN kaplamada tespit edilmiştir. TiSiN kaplamaların diğer kaplamalara göre üstün özellikler gösterdiği tespit edilmiştir.
Özet (Çeviri)
WC reinforced metal matrix composites (MMC) have a wide usage area. These materials are one of the important materials nowadays. In this study, metal matrix composite materials were produced by powder metallurgy method using WC, Fe, Ni, and C powders. In the first stage of the experimental studies, the powders were homogeneously mixed subsequently axially and cold isostatically pressed. The obtained green forms were sintered in an unpressurized argon media. The microstructure (density, phase) and mechanical (hardness, modulus of elasticity, fracture toughness) properties of the samples were investigated experimentally. In this study, the effect of different amounts of Fe and Ni additives as the binding phase on the mentioned properties were investigated. It has been determined that there is a critical ratio for Fe and Ni additives. The excessive addition reduces the fracture toughness. The optimum chemical composition with the Fe-Ni content was determined according to microstructure and mechanical properties. In the second stage of the experimental studies, optimum chemical content samples were coated with TiN, TiAlN, CrAlN, and TiSiN by physical vapor deposition method (PVD). The microstructure (coating thickness, phase, surface roughness, and topography), mechanical (hardness, modulus of elasticity, plasticity indexes), tribological properties (nano scratch, and wear tests) of the coatings were investigated experimentally. No cracks or defects were detected in the coatings. The highest average surface roughness values were found in TiN coating. It has been determined that ternary nitride coatings perform higher hardness, modulus of elasticity, and plasticity index values than TiN coating. It was determined that ternary nitride coatings exhibited ductile behavior while TiN coating exhibited brittle behavior under applying loads in nano scratch tests at different depths. The wear resistance is increased between 1.87 and 17.13 times in comparison to the substrate material. Compared to TiN coating, the wear resistance of ternary nitride coatings improved between 2.44 and 9.13 times. The highest coefficient of friction (COF) was observed in the substrate, while the lowest coefficient of friction was found in the TiSiN coating. It was observed that TiSiN coatings have superior mechanical and tribological properties compared to other coatings.
Benzer Tezler
- Development of novel thermal conductive polymer nanocomposites
Yeni nesil termal iletken polimer nanokompozitlerin geliştirilmesi
ELİFTEN SEMERCİ
Doktora
İngilizce
2021
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİLGÜN KIZILCAN
DOÇ. DR. TUBA ERDOĞAN BEDRİ
- Development of H-BN and CNT reinforced polymer composites for electronic warfare receivers and transmitters: Examination of thermal performance
Elektronik harp almaç ve göndermeç kasaları için H-BN ve CNT takviyeli polimer kompozit malzeme geliştirilmesi: Isıl performansın incelenmesi
GÜRCAN CENGİZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ALAEDDİN BURAK İREZ
- Farklı karbür fazı içeren partikül takviyeli al matrisli kompozitlerin toz metalurjisi yöntemiyle üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of various carbide particulate reinforced aluminium matrix composites produced by powder metallurgy method
RİFAT ONUR ÜLKÜSEVEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BURAK ÖZKAL
- Combustion synthesis and characterization of molybdenum and boron containing multicomponent composite materials
Molibden ve bor içeren çok bileşenli kompozit malzemelerin yanma sentezi ile üretimi ve karakterizasyonu
SEVINCH RAHIMI MOGHADDAM
Doktora
İngilizce
2019
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. CEVAT BORA DERİN
- Olefin/paraffin separation in polymer/mof mixed-matrix membranes
Polimer/mof karışık-matris membranlarda olefin/parafin ayrımı
ELİF BEGÜM DOĞAN
Doktora
İngilizce
2023
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET GÖKTUĞ AHUNBAY
PROF. DR. GUILLAUME MAURIN