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
- Tez No: 726771
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ MAHMUT CAN ŞENEL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Alüminyum, Grafen, ZrO2, SiO2, Toz Metalürjisi, Metal Matrisli Kompozit, Aluminum, Graphene, SiO2, ZrO2, Powder Metallurgy, Metal Matrix Composite
- Yıl: 2022
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Ondokuz Mayıs Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- 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
- 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
2019
Metalurji MühendisliğiEge ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ EGE ANIL DİLER
- Non-linear analysis of superelliptic panel and tubular structures
Süpereliptik panel ve tüp yapıların doğrusal olmayan analizi
GÖKÇE AKGÜN
Doktora
İngilizce
2019
Makine MühendisliğiGebze Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN KURTARAN
- 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
2024
Metalurji MühendisliğiErciyes ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ESEN DAĞAŞAN BULUCU
- 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
2009
Metalurji MühendisliğiFırat ÜniversitesiTeknik Eğitim Bölümü
DOÇ. DR. HÜSEYİN TURHAN
- 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
2020
Metalurji MühendisliğiOndokuz Mayıs ÜniversitesiNanobilim ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ İBRAHİM İNANÇ