Geri Dön

Al-ZrO2-grafen ve Al-SiO2-grafen hibrit kompozitlerin mekanik, tribolojik özelliklerinin ve mikroyapısının incelenmesi

Investigation of the mechanical, tribological properties and microstructure of Al-ZrO2-graphene and Al-SiO2-graphene hybrid composites

PDF İndir

  1. Tez No: 726771
  2. Yazar: MUZAFFER ÜSTÜN
  3. Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ MAHMUT CAN ŞENEL
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Alüminyum, Grafen, ZrO2, SiO2, Toz Metalürjisi, Metal Matrisli Kompozit, Aluminum, Graphene, SiO2, ZrO2, Powder Metallurgy, Metal Matrix Composite
  7. Yıl: 2022
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Ondokuz Mayıs Üniversitesi
  10. Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 131

Özet

Bu çalışmada, Al-SiO2, Al-ZrO2, Al-SiO2-grafen ve Al-ZrO2-grafen kompozitler toz metalürjisi yöntemiyle üretilmiştir. Alüminyum matris içerisine SiO2 (ağırlıkça %1, 3, 6, 9), ZrO2 (ağırlıkça %1, 3, 6, 9, 12) ve grafen (ağırlıkça %0,15, 0,30, 0,45) katkısının kompozitlerin mekanik (yoğunluk, gözeneklilik oranı sertlik, basma dayanımı), tribolojik (kütle kaybı aşınma oranı, sürtünme katsayısı) özelliklerine ve mikroyapısına olan etkileri incelenmiştir. Al-SiO2 kompozit numunelere uygulanan mekanik ve tribolojik test sonuçlarına göre; en iyi mekanik özellikler ile minimum aşınmanın Al-%6SiO2 kompozit yapıda elde edildiği belirlenmiştir. Grafen katkısının etkisini belirlemek amacıyla Al-%6SiO2 yapıya ağırlıkça %0,15, 0,30 ve 0,45 oranlarında grafen eklenerek Al-%6SiO2-grafen hibrit kompozitler üretilmiştir. Üretilen kompozitlere uygulanan testler neticesinde; en yüksek deneysel yoğunluk (2,66 g/cm3), Vickers sertliği (61,8±1,5 HV), basma dayanımı (390,4 MPa) ile en düşük aşınma oranı (2,9×10-3 mm3/(Nm)), kütle kaybı (10 mg) ve sürtünme katsayısı (0,21) Al-%6SiO2-%0,15grafen kompozit yapıda elde edilmiştir. Artan grafen katkı oranıyla mekanik ve tribolojik özelliklerin kötüleştiği belirlenmiştir. Bu durum, taramalı elektron mikroskobuyla gerçekleştirilen kırık yüzey mikroyapı incelemeleriyle de doğrulanmıştır. Al-ZrO2 kompozit numunelere uygulanan mekanik ve tribolojik testler neticesinde; maksimum deneysel yoğunluk, Vickers sertliği, basma dayanımı ile en düşük aşınma oranı, kütle kaybı ve sürtünme katsayısı Al-%9ZrO2 kompozitte elde edilmiştir. Al-%9ZrO2 yapı içerisine ağırlıkça %0,15, 0,30, 0,45 katkı oranlarında grafen eklenerek Al-%9ZrO2-grafen hibrit kompozitler üretilmiştir. Üretilen kompozitlere uygulanan testler neticesinde; en iyi mekanik özellikler (yoğunluk: 2,86 g/cm3, sertlik: 75±2 HV, basma dayanımı: 490 MPa) ve tribolojik özellikler (kütle kaybı: 11 mg, aşınma oranı: 3,1x 10-3 mm3/(Nm), sürtünme katsayısı: 0,15) Al-%9ZrO2-%0,15grafen kompozit yapıda elde edilmiştir. Kompozit yapı içerisinde artan grafen takviyesiyle grafenin topaklanma eğilimine girdiği ve bu durumun da mekanik özellikleri olumsuz yönde etkilediği tespit edilmiştir.

Özet (Çeviri)

In this study, Al-SiO2, Al-ZrO2, Al-SiO2-graphene and Al-ZrO2-graphene composites were produced by the powder metallurgy method. The effect of SiO2 (1, 3, 6, 9 wt. %), ZrO2 (1, 3, 6, 9, 12 wt. %) and graphene addition (0.15, 0.30, 0.45wt. %) to the aluminum matrix on the mechanical (density, porosity rate, hardness, compressive strength), tribological properties (mass loss, wear rate, friction coefficient) and microstructure of the composites were investigated. According to the mechanical and tribological test results of Al-SiO2 composites, it was determined that the best mechanical properties and minimum wear were obtained in Al-6%SiO2 composite structure. In order to determine the effect of graphene addition, Al-6%SiO2-Graphene composites fabricatedwith various graphene contents (0.15, 0.30, 0.45wt. %). As a results of the performed tests, the highest experimental density (2.66 g/cm3), Vickers hardness (61.8±1.5 HV), compressive strength (390.4 MPa) and lowest wear rate (2.9×10-3 mm3/(Nm)), mass loss (10 mg) and friction coefficient (0.21) were obtained in Al-6SiO2-0,15% graphene composite structure. It was determined that the mechanical and tribological properties deteriorated with increasing graphene reinforcemenet ratio. It was also confirmed by the fractured surface microstructure investigations via scanning electron microscopy. As a result of the mechanical and tribological tests applied to Al-ZrO2 composites, maximum experimental density, Vickers hardness, compressive strength and lowest wear rate, mass loss and friction coefficient were obtained in Al-9%ZrO2 composite. Al-9%ZrO2-graphene hybrid composites were produced with graphene addition (0.15, 0.30, 0.45wt. %) into the Al-9%ZrO2 structure. As a result of the tests, the best mechanical properties (density: 2.86 g/cm3, hardness: 75±2 HV, compressive strength: 490 MPa) and tribological properties (mass loss: 11 mg, wear rate: 3.1x 10-3 mm3/(Nm)), friction coefficient: 0.15) was obtained at Al-9%ZrO2-0.15% graphene composite structure. It has been determined that the graphene have agglomeration tendency with increasing graphene content in the composite structure, which adversely affects the mechanical properties.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    593328

    Mekanik alaşımlama ile üretilen nanokristalin yapıdaki matris tozlarının metal matrisli kompozitlerin mikroyapı ve mekanik özelliklerine etkileri

    The effects of nanocrystalline matrix powder produced by mechanical alloying on microstructure and mechanical properties of metal matrix composites

    SİNEM AKTAŞ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    Metalurji MühendisliğiEge Üniversitesi

    Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ EGE ANIL DİLER

  2. Tez No

    620436

    Non-linear analysis of superelliptic panel and tubular structures

    Süpereliptik panel ve tüp yapıların doğrusal olmayan analizi

    GÖKÇE AKGÜN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2019

    Makine MühendisliğiGebze Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HASAN KURTARAN

  3. Tez No

    895780

    Mekanik alaşımlandırma yöntemi ile üretilen metal matrisli kompozitlerin mekanik özelliklerinin matematiksel olarak modellenmesi

    Mathematical modeling of mechanical properties of metal matrix composites produced by mechanical alloying method

    MUSTAFA UYANIK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Metalurji MühendisliğiErciyes Üniversitesi

    Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ ESEN DAĞAŞAN BULUCU

  4. Tez No

    237900

    Alüminyum alaşımı ve bronzu yüzeyine oksit ve karbür bileşiklerinin plazma sprey yöntemiyle kaplanmasının araştırılması

    The investigation of coating of oxide and cabide compound on the surface of aluminium alloy and bronze by using plasma spray process

    SERKAN ÖZEL

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2009

    Metalurji MühendisliğiFırat Üniversitesi

    Teknik Eğitim Bölümü

    DOÇ. DR. HÜSEYİN TURHAN

  5. Tez No

    637391

    Production of novel TiO2–Ag+ZrO2 thin filmsas antimicrobial and multifunctional usage by electrospray deposition system

    Elektrospray yatırma sistemi ile yeni TiO2–Ag+ZrO2 ince filmlerin antimikrobiyal ve çok fonksiyonel kullanımı üretimi

    ABDULMOHSIN AL AIROA

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2020

    Metalurji MühendisliğiOndokuz Mayıs Üniversitesi

    Nanobilim ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ İBRAHİM İNANÇ

Geri Dön