Karbon fiber takviyeli seramik matris kompozitlerin geliştirilmesi
Development of carbon fiber reinforced ceramic matrix composites
- Tez No: 832303
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ERHAN AYAS
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Mühendislik Bilimleri, Seramik Mühendisliği, Metallurgical Engineering, Engineering Sciences, Ceramic Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Eskişehir Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 208
Özet
3000 °C veya daha yüksek sıcaklıkta ergiyen seramik malzemeler ultra yüksek sıcaklık seramikleri (UHTC) olarak adlandırılırlar. En sık kullanılan UHTC kompozisyonlarından biri ZrB2-SiC'dir. ZrB2-SiC materyali geliştirilse de günümüzde hala birçok engelle karşı karşıyadır. UHTC'lerin hasar toleransını arttırmak için takviye fazı olarak karbon fiberler kullanılmaktadır. Karbon fiber, yaklaşık 3000 °C'nin altında ZrB2-SiC ile termodinamik uyumluluğu, yüksek spesifik mukavemeti ve sertliği nedeniyle bu rol için ilgi çekici bir adaydır. Bu tez, farklı karbon fiber türleri takviyelenmiş UHTC'lerin geliştirilmesi ile ilgilidir. Bu kapsamda üretilen kompozitlerin Arşimet prensibi ile yoğunluk; SEM, EDX ve XRD teknikleri ile faz ve mikroyapısal analizleri gerçekleştirilmiştir ve mekanik özellikleri incelenmiştir. Öncelikle katkısız ve karbon fiber kumaş takviyeli ZrB2-SiC kompozitleri farklı yöntemlerle üretilmiştir. Bu numunelerde en iyi yoğunluk ve mekanik özelliklerin daldırma yöntemi ile üretilen ve 2100 oC'de çift aşamada sinterlenen malzemeye ait olduğu tespit edilmiştir. Ardından farklı türden karbon fiberlerle takviyelenmiş malzemeler üretilmiş ve bu takviyelerin kompozitlerin kritik parametrelerine etkileri ayrıntılı olarak incelenmiştir. Hem kırpılmış hem de kısa karbon fiber takviyeli numunelerde bağıl yoğunluk ve kırılma tokluğu açısından en iyi sonuçların %10 fiber takviyeli numuneye, elastik modül ve sertlik açısından en iyi sonuçların ise %2,5 fiber takviyeli numuneye ait olduğu tespit edilmiştir. Tezin son bölümünde ise sinterleme yardımcısı olarak nadir toprak oksitleri kullanılarak kompozit malzemeler üretilmiştir. Bu oksitlerin, malzemelerin yoğunluk ve bazı mekanik özelliklerini iyileştirmesine rağmen oksidasyon direncini azalttığı sonucuna ulaşılmıştır.
Özet (Çeviri)
Ceramic materials that melt at 3000 °C or higher are called ultra-high temperature ceramics (UHTC). One of the most commonly used UHTC composition is ZrB2-SiC. ZrB2-SiC still faces many obstacles today. Carbon fibers (Cf) are used as the reinforcement phase to increase the damage tolerance of UHTCs. Cf is an attractive candidate for this role due to its thermodynamic compatibility with ZrB2-SiC below ~3000 °C, high specific strength and stiffness. This thesis is about the development of UHTCs which reinforced with different types of carbon fibers. The density of the composites produced according to Archimedes' principle; phase and microstructural analyzes were carried out using SEM, EDX and XRD techniques and mechanical properties were examined. Pure and fabric carbon fiber reinforced ZrB2-SiC composites were produced by different methods. It was determined that the best mechanical properties belonged to the material produced by the dipping method and sintered in two stages at 2100 oC. Then, different types of Cf reinforced materials were produced and the effects of reinforcements on the critical parameters were examined. Best results in terms of relative density and fracture toughness in both chopped and short carbon fiber reinforced samples belonged to the 10% fiber reinforced sample, and the best results in terms of elastic modulus and hardness belonged to the 2.5% fiber reinforced sample. In the last part, composite materials were produced using rare earth oxides as sintering aids. These oxides improve the density and some mechanical properties of the materials but reduce the oxidation resistance.
Benzer Tezler
- Development of brazing process in ceramic matrix composites for in-space applications
Uzay uygulamalarında kullanılan seramik matrisli kompozitlerin sert lehimleme proseslerinin geliştirilmesi
EBRAR ÖZBEK EKİZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖMER SERDAR ÖZGEN
- Type 4 700 bar hydrogen storage tank optimization study
Tip 4 700 bar hidrojen depolama tankı optimizasyon çalışması
KADİR DEMİRCİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ DEMET BALKAN
PROF. DR. NURİ BÜLENT ERSOY
- Havacılık uygulamaları için grafen ve bor nitrür takviyeli karbon elyaf epoksi hibrit kompozitlerin geliştirilmesi
Development of graphene and boron nitride reinforced carbon fabric epoxy hybrid composites for aviation applications
ATAKAN YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Makine MühendisliğiBursa Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ OSMAN BAYRAK
PROF. DR. AYŞE BEDELOĞLU
- Development of hexagonal boron nitride reinforced thermoplastic composites for advanced thermal management with multi-processing techniques
Çoklu işleme teknikleri ile ileri ısıl yönetim için hekzagonal bor nitrür takviyeli termoplastik kompozitlerin geliştirilmesi
SAHER GUL
Doktora
İngilizce
2024
Mühendislik BilimleriSabancı ÜniversitesiMühendislik ve Doğa Bilimleri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BURCU SANER OKAN
- Processing and characterization of carbon fiber reinforced silicon carbide (C/C-SiC) matrix composites
Karbon fiber takviyeli silisyum karbür seramik matrisli (C/C-SiC) kompozitlerin üretimi ve karakterizasyonu
SİMGE TÜLBEZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Metalurji MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ARCAN FEHMİ DERİCİOĞLU
DOÇ. DR. ZİYA ESEN