Investigation of mechanical and tribological behaviour of graphene nanoplatelet reinforced ZE10 magnesium alloy
Grafen nanolevha takviyeli ze10 magnezyum alaşımının mekanik ve tribolojik davranışlarının incelenmesi
- Tez No: 726568
- Danışmanlar: DOÇ. DR. SİNAN KANDEMİR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 77
Özet
Grafen, benzersiz mekanik özellikleri ile metal matrisli kompozitlerin kullanım alanlarını ve gelişme umutlarını arttırmıştır. Grafen nanolevhalar (GNL) bu çalışmada matrise takviye edilmiştir. Eklenen GNL'lar yaklaşık 10-20 nm kalınlığa ve 14 µm çapa sahiptir. ZE10 Mg alaşımına ağırlıkça yüzde 0, 0.25, 0.5 ve 1.0 GNL'lar dahil edilmiştir. Saf magnezyum ile karşılaştırıldığında, ZE10 alaşımı içerdiği nadir toprak elementleri sayesinde daha iyi süneklik, şekillendirilebilirlik, sürünme direnci ve korozyon direncine sahiptir. Karıştırmalı döküm yöntemi, büyük boyutlarda karmaşık şekilli ürünler yapmaya uygunluğu nedeniyle endüstride talep edilmektedir. Nano boyutlu GNL takviye elemanının yüksek yüzey enerjisi nedeniyle, homojen dağılımını sağlamak için yüksek enerjili karıştırma gereklidir. Bu yüzden ultrasonik işlem ile karıştırmalı döküm birlikte uygulanmıştır. Bu çalışma, GNL takviye edilmiş ZE10 Mg alaşımının mikro yapısını, mekanik özelliklerini, farklı sıcaklıklardaki sertlik ve aşınma davranışlarını incelemeyi amaçlamaktadır. GNL içermeyen referans alaşım ve kompozitler üzerinde mikroyapı incelemesi, disk üzeri bilye tipi aşınma, sertlik ve çekme testleri gerçekleştirilmiştir. Disk üzerinde bilye tipi aşınma ve sertlik testleri, oda sıcaklığı, 100 °C ve 200 °C de gerçekleştirildi. Optik mikroskop resimlerinde GNL oranının artması ile homojen dağılımı elde etmenin zorlaştığı görüldü. Ağırlıkça %0.25 GNL oranına sahip kompozit, farklı GNL (0.5 ve 1.0% GNL) oranlarına sahip kompozitlere göre en küçük tane yapısına sahiptir. ZE10/0.25% GNL kompozitinde, aşınma ve sertlik değerlerinde oda sıcaklığında sırasıyla %8,1 ve %22 iyileşme gözlemlenmiştir. İnce çizgiler ve sürme izleri nedeniyle, ana aşınma mekanizmalarının abrasif ve adhesif aşınma mekanizmaları olduğu öne sürülmektedir.
Özet (Çeviri)
Since graphene was discovered, it has increased the hopes of improving and widening the usage areas of metal matrix composites with its unique mechanical properties. Graphene nanoplatelets (GNPs) was reinforced into the matrix in this study. The added GNPs have approximately 10-20 nm thickness and 14µm diameter. 0, 0.25, 0.5, and 1.0wt.%GNPs were incorporated in the matrix, which is ZE10 Mg alloy. Compared to pure magnesium, ZE10 alloy has better ductility, formability, creep resistance, and corrosion resistance thanks to the rare earth elements. The stir casting method is demanded in industry owing to its suitability for making products complex-shaped in large sizes. The combination of stir casting and ultrasonic processing was employed. Due to the high surface energy of nanosized GNP reinforcement, high energy mixing is required effectively to ensure homogeneous distributions. Therefore, ultrasonic processing was applied along with stir casting. This study aims to investigate the microstructure, mechanical properties, and wear behavior at various temperatures of ZE10 alloy with reinforced GNP. The microstructure examination, ball-on-disc, hardness, and tensile tests were performed on the cast reference alloy without GNP and composites. Ball-on-disc and hardness tests were performed at room temperature, 100 °C and 200 °C. It was observed that obtaining a homogeneous distribution became more difficult with the increased GNP content in the optical microscope images. The composite with 0.25 wt. %GNP content has the smallest grain structure compared to composites with different content of GNP (0.5 and 1.0 wt.%GNP). It was also observed that adding 0.25 wt. % GNP improved the wear and hardness values 8,1% and 22% at room temperature, respectively. Adhesive and abrasive mechanisms were proposed to be the principal wear mechanisms in consequence of the existence of delicate furrows, and plowing marks.
Benzer Tezler
- Investigation of tribological properties of graphene nanoplatelets reinforced metal matrix nanocomposites
Grafen nanolevha takviyeli metal matrisli nanokompozitlerin tribolojik özelliklerinin incelenmesi
SEÇKİN MARTİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Makine Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SİNAN KANDEMİR
- Çok duvarlı karbon nanotüp katkılı akrilamid/akrilik asit hibrit hidrojellerin mekanik ve tribolojik davranışlarının incelenmesi
Experimetal investigation on mechanical and tribological behavior of multi-walled carbon nanotube reinforced acrylamide/acrylic acid hybrid hydrogels
RABİA ÖZDEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Makine MühendisliğiHitit ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. YUSUF KANCA
DOÇ. DR. BENGİ ÖZKAHRAMAN
- Grafen oksit katkılı polimer nanokompozitlerin çeşitliözelliklerinin incelenmesi
Investigating various properties of graphene oxide doped polymer nanocomposites
OĞUZKAN ŞENTÜRK
Doktora
Türkçe
2024
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ İBRAHİM MEHMET PALABIYIK
- Motor silindir honlamasının ve nanokaplamaların tribolojik yönden motor performansına, aşınmasına ve yağlanmasına etkilerinin deneysel araştırılması
Experimental investigation of the effects of engine cylinder honing and nanocoatings on tribological engine performance, wearand lubrication
VELİ UYSAL
Doktora
Türkçe
2023
Makine MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EMRULLAH HAKAN KALELİ
- Yenilikçi yarıkatı döküm yöntemiyle üretilen alüminyum alaşımlarının tribolojik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of tribological behavior of aluminum alloys produced by innovative semi-solid casting
YILMAZ CAN TEZGEL
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZGÜL KELEŞ