Production and characterization of ceramic reinforced Ni-Cu metal matrix composites
Seramik takviyeli Ni-Cu metal matris kompozitlerinin üretimi ve karakterizasyonu
- Tez No: 821160
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ BEGÜM ÜNVEROĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Mühendislik Bilimleri, Metallurgical Engineering, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Ankara Yıldırım Beyazıt Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Malzeme Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 129
Özet
Ni-Cu alaşımları toksik olmayan yapıları, düşük maliyetleri ve doğada kolay bulunabilirlikleri ile çeşitli uygulama alanlarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Ni-Cu esaslı kaplamaların avantajları olmasına rağmen, sınırlı mekanik özelliklerini ve sınırlı korozyon direncini geliştirmek için bazı işlemler gerekir. Ni-Cu esaslı kaplamalar, çeşitli katkı maddeleri ile kompozit malzemeler oluşturarak özelliklerini iyileştirebilmektedir. Bu çalışmada, elektrodepozisyon modlarının metal matrisli kompozitlerin yapısal, bileşimsel, morfolojik, mekanik ve elektrokimyasal özellikleri üzerindeki etkisini anlamak için CeO2 takviyeli Ni-Cu metal matrisli kompozitler farklı elektrokimyasal biriktirme modları ile incelenmiştir. Metal iyonlarının ve seramik parçacıkların indirgeme davranışını anlamak için CeO2 içeren elektrolitler için döngüsel voltametre analizi yapılmıştır. Daha sonra, 50°C'de basit bir sülfat bazlı elektrolitten SS 316 folyolar üzerinde Ni-Cu/CeO2 katmanlarının potansiyel kontrollü (darbeli potansiyel akımı) ve akım kontrollü (doğru akım ve darbe akımı) elektrodepozisyonu gerçekleştirilmiştir. Döngüsel voltametre analizlerinde, CeO2 katkılı elektrolitlerde hidrojen oluşum reaksiyonunun daha az olduğu bulunmuştur. Bu reaksiyonun daha az olması genellikle daha pürüzsüz yüzeylerin oluşmasını sağlar. Bunun yanı sıra, elektrokimyasal biriktirme parametrelerinin morfolojik, bileşimsel ve yapısal özellikleri, dolayısıyla mekanik ve elektrokimyasal özellikleri önemli ölçüde etkilediği bulunmuştur. CeO2 parçacıklarının dağılımı, darbe akımı işlem döngüsünden ve darbe akımı frekansından etkilenmiştir. Ayrıca, Ni/Cu oranı, darbe akımı işlem döngüsünden ve darbe akımı frekansından etkilenmiştir. Ancak en önemlisi, darbe akımı biriktirme modlarını değiştirerek mevcut fazları, Cu bakımından zengin, Ni bakımından zengin ve Ni-Cu katı çözümlerini değiştirmenin mümkün olduğu bulunmuştur. Kaplamaların mekanik ve elektrokimyasal özellikleri, numunelerin sertliğini ve korozyon direncini etkileyen birçok faktörün olduğunu göstermektedir. Seramik partikül miktarının yanı sıra morfoloji, mevcut fazlar ve Ni/Cu oranının da numunelerin sertliğini ve korozyon direncini etkilediği tespit edilmiştir. Numunelerin morfolojisi, tüm numuneler için CeO2 takviyesi ile daha kompakt hale gelmiştir. Düşük frekanslarda ve düşük işlem döngülerinde daha düzgün parçacık dağılımı gözlemlenmiştir. Numunelerin sertliği, Ni-Cu oranı ile CeO2 yükleme miktarından da etkilenmiştir. Daha düşük Ni/Cu oranlarının yüksek korozyon direnci ile sonuçlandığı bulunmuştur ki bu da Cu açısından zengin numunelerin korozyona karşı daha dirençli olduğunu gösterir. Düzgün ve kompakt karnabahar benzeri oluşumlara, düşük Ni/Cu oranına ve nispeten yüksek sertlik ve korozyon direnci ile sonuçlanan düşük kristal boyutlarına sahip Ni-Cu katı çözeltisi ile doğru akım elektrodepolama Ni-Cu/CeO2 numuneleri için optimum koşul olarak gözlenmiştir.
Özet (Çeviri)
Ni-Cu alloys have been widely used for various application areas with their non-toxic nature, low cost, and easy availability in nature. Although Ni-Cu based coatings have advantages, they need to be developed to improve their limited mechanical properties and limited corrosion resistance. Ni-Cu based coatings can improve their properties by forming composite materials with various additives. In this study, CeO2 reinforced Ni-Cu metal matrix composites were studied with different electrochemical deposition modes to understand the influence of the electrodeposition modes on the structural, compositional, morphological, mechanical, and electrochemical properties of the metal matrix composites. The cyclic voltammetry was analyzed for the CeO2 containing electrolytes to understand the reduction behavior of the metal ions and ceramic particles. Later potential controlled (pulse potential current) and current controlled (direct current and pulse current) electrodeposition of the Ni-Cu/CeO2 layers performed on SS316 foils from a simple sulfate-based electrolyte at 50°C. It has been found that the hydrogen evolution reaction was less for the CeO2 containing electrolytes which are essential to obtain smooth surfaces. Besides that, it has been found that electrochemical deposition parameters are dramatically influencing the morphological, compositional, and structural properties, hence the mechanical and electrochemical properties. The distribution of the CeO2 particles was influenced by the pulse current duty cycle and pulse current frequency. Moreover, the Ni/Cu ratio was affected by the pulse current duty cycle and pulse current frequency. But most importantly, it has been found that it is possible to modify the existing phases, Cu-rich, Ni-rich, and Ni-Cu solid solutions by changing the pulse current deposition modes. The mechanical and electrochemical properties of the layers suggest that there are multiple factors influencing the hardness and corrosion resistance of the samples. It has been found that besides ceramic particle amount, the morphology, existing phases, and the Ni/Cu ratio are also influencing the hardness and the corrosion resistance of the samples. The morphology of the samples became more compact with the CeO2 reinforcement for all the samples. More uniform particle distribution was observed at low frequencies and with low duty cycles. The hardness of the samples was influenced by the amount of CeO2 loading together with the Ni-Cu ratio. It has been found that lower Ni/Cu ratios are resulting in improved corrosion resistance which indicates Cu-rich samples were more resistant to corrosion. The optimum condition was observed for direct current electrodeposited Ni-Cu/CeO2 samples with Ni-Cu solid solution which had smooth and compact cauliflower-like formations, low Ni/Cu ratio, and low crystal sizes that resulted in relatively high hardness and corrosion resistance.
Benzer Tezler
- 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
- Alümina fiber takviyeli Al-si metal matriksli kompozitlerin üretimi ve mikroyapı-özellik ilişkilerinin incelenmesi
production of alumina fiber reinforced Al-si metal matrix composites and the investigation of their microstructure-propetry relation ships
HATEM AKBULUT
- Fındık, fıstık ve kayısı çekirdeği kabuğu tozları ile küllerinin karakterizasyonu ve kompozit özelliklerinin belirlenmesi
Characterization of hazelnut, pistachio and apricot kernel shell powders and ashes, and determination of their composite properties
ROJİN YALÇIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Makine MühendisliğiBatman ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. YAHYA HIŞMAN ÇELİK
- Semente Cu-niSiC kompozitlerinin üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of cemented Cu-niSiC composites
CEMALEDDİN ARVAS
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Metalurji MühendisliğiSakarya Uygulamalı Bilimler ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÖZDE FATMA ÇELEBİ EFE
- Optimization of fragmentation behaviour of brittle phase in a ductile matrix during mechanical alloying for the production of nano composite powders and final products
Mekanik alaşımlama sırasında gevrek fazın sünek matris içerisindeki ufalanma davranışlarının optimize edilmesi ve nano kompozit tozu nihai ürün üretimi
AYDIN ŞELTE
Doktora
İngilizce
2019
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BURAK ÖZKAL