Nano partikül takviyeli bakır kompoziyonunun sinterlenmesi ve mekanik özelliklerinin belirlenmesi
Sintering of nano particle reinforced copper composition and determination of mechanical and electrical properties
- Tez No: 857887
- Danışmanlar: DOÇ. DR. UĞUR ÇAVDAR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Mekatronik Mühendisliği, Mechatronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Bakır, GNPs, Kompozit, Toz metalurjisi, Enerji ölçümü, Copper, GNPs, Composites, Powder metallurgy, Energy measurement
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İzmir Demokrasi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 139
Özet
Bu çalışmada, toz metalurjisi yöntemi kullanılarak grafen nano plakaları (GNPs) katkılı bakır matrisli kompozitler hazırlanmış ve indüksiyon sıcak presleme konsolidasyon metoduyla üretilmiştir. Saf ve farklı oranlarda (ağırlıkça %0,1-0,9) GNPs katkılı on farklı bakır tozu bileşimi hazırlanmıştır. Kompozisyonlar, 3D karıştırma sistemi kullanılarak 90 dakika boyunca argon atmosferinde homojenize edilmiş ve 85 MPa basınç altında 685 °C'de 8 dakika boyunca sinterlenmiştir. Üretilen bakır matrisli kompozitlere GNPs ilavesinin etkisi yoğunluk, faz analizi (XRD analizi), mikroyapı (SEM-EDX) analizi, mikrosertlik, elektrik iletkenliği, üç nokta eğme analizi ve ball-on-disk aşınma analizi ile karakterize edilmiştir. Numunelerin sinterlenmesi sırasında sistem tarafından tüketilen enerji miktarı da ölçülmüştür. Üç nokta eğme deneyi sonuçlarına göre, GNPs ilavesi ile kompozit malzemelerin dayanımlarında görece düşük oranda azalma meydana geldiği tespit edilmiştir. Aşınma deneylerinde saf numunenin sürtünme katsayısı (COF) 0,67 olarak ölçülürken, ağırlıkça %0,9 GNPs katkılı numunenin ise 0,14 değerine düşmüştür. Elektriksel iletkenlik değeri arayüz direncindeki artıştan dolayı saf numunede %74 IACS iken, ağırlıkça %0,9 GNPs katkılı numunede %64 IACS olarak ölçülmüştür. Mikroyapı analizlerinde ağırlıkça %0,4 GNPs katkılı kompozite kadar homojen bir GNPs dağılımı gözlemlenirken, daha yüksek orandaki katkılarda tane sınırlarında topaklanarak gözenekliliği arttırdığı ve mekanik özellikleri olumsuz etkilediği tespit edilmiştir. Mikrosertlik deneyi sonuçlarına göre, ağırlıkça %0,4 GNPs katkılı numunenin sertlik değerinin diğer kompozitlere göre daha yüksek olduğu belirlenmiş olup saf numuneye göre (%27) oranında artış sağlanırken relatif yoğunluk değerinde ise %99 oranına ulaşılmıştır.
Özet (Çeviri)
In this study, graphene nanoplatelets (GNPs) reinforced copper matrix composites were prepared using powder metallurgy method and fabricated by the induction hot pressing consolidation method. Ten different compositions of copper powders, pure and reinforced with GNPs at different ratios (0.1-0.9 wt%), were prepared. The compositions were homogenized in an argon atmosphere for 90 minutes using a 3D mixing system and sintered at 685 °C for 8 minutes under 85 MPa pressure. The effect of the addition of GNPs on the produced copper matrix composites was characterized by density, phase test (XRD), microstructural analysis (SEM-EDX), microhardness, electrical conductivity, three-point bending test, and ball-on-disk wear study. The amount of energy consumed by the system during the sintering of the samples was also measured. According to the results of the three-point bending test, there was a relatively low decrease in the strength of the composite materials with the addition of GNPs. In the wear tests, the coefficient of friction (COF) of the pure sample was measured as 0.67, whereas that of the 0.9 wt% GNPs reinforced sample decreased to 0.14. The electrical conductivity value was measured as 74% IACS in the pure sample and 64% IACS in the 0.9 wt% GNPs- reinforced sample because of the increase in interface resistance. In the microstructure analysis, a homogeneous GNPs distribution was observed up to 0.4 wt% GNPs-reinforced composite, whereas higher levels of GNPs increased porosity by agglomerating at the grain boundaries and negatively affected the mechanical properties. According to the results of the microhardness test, it was found that the hardness value of the 0.4 wt% GNPs reinforced sample was higher than that of the other composites, and an increase of (27%) was achieved compared to the pure sample, while the relative density value reached 99%.
Benzer Tezler
- Nano parti̇kül takvi̇yeli̇ bakir esaslı fonksi̇yonel derecelendi̇ri̇lmi̇ş elektri̇k kontak malzemeleri̇ni̇n üreti̇mi̇ ve karakteri̇zasyonu
The fabrication and characterizarion of nano particle reinforced-copper matrix functionally graded electrical contact materials
TEMEL VAROL
Doktora
Türkçe
2016
Makine MühendisliğiKaradeniz Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYKUT ÇANAKÇI
- 7075 alüminyum alaşımı üzerinde oluşturulan mikro ark oksidasyon kaplamaların aşınma ve korozyon dayanımına zirkonya partikül takviyesinin etkisi
Effect of zirconia particle addition on wear and corrosion resistance of micro arc oxidation coatings fabricated on 7075 aluminum alloy
NURHAN ERK
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN ÇİMENOĞLU
- Nanopartikül katkılı bir mineral yağın yağlama özelliklerinin incelenmesi
Examination of lubrication properties of mineral oils with nanoparticle additives
SİMGE YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Makine MühendisliğiManisa Celal Bayar ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ GÖZDE SARI
- Karbon nano tüp ve bor nitrür nano partikül takviyeli karbon/ epoksi nanokompozitlerin aşınmaya etkisinin deneysel incelenmesi ve matematiksel modellenmesi
Experimental investigation and mathematical modeling of carbon nano tube and boron nitride nano particulated reinforced carbon / epoxy nanocomposites
MUHAMMED ALİ OKKA
Doktora
Türkçe
2019
Mühendislik BilimleriKonya Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET AVCI
- Multi scalable design and performance characterization of glass fiber reinforced epoxy composites by incorporation of hexagonal boron nitride in resin and on interfaces
Cam elyaf takviyeli epoksi kompozitlerin reçine ve arayüzeylere hegzagonal bor nitrür dahil edilmesi ile çok ölçeklenebilir tasarımı ve performans karakterizasyonu
SAMET ÖZYİĞİT
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Mühendislik BilimleriSabancı ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BURCU SANER OKAN