Grafen ve karbon nanotüp ikili partikül takviyeli alüminyum matrisli kompozitlerin üretilmesi ve karakterizasyonu
Fabrication and characterization of graphene and carbon nanotube binary particle reinforced aluminum matrix composites
- Tez No: 863836
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MAHMUT CAN ŞENEL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Ondokuz Mayıs Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 117
Özet
Bu tez çalışmasında, Al6061-grafen, Al6061-karbon nanotüp ve Al6061-karbon nanotüp-grafen kompozit yapılar toz metalürjisi ve indüksiyonla sıcak presleme yöntemleriyle üretilmiştir. Takviye oranlarının ve ısıl işlem türlerinin (sinterleme ve indüksiyonla sıcak presleme) üretilen kompozitlerin mikroyapısına, mekanik (yoğunluk, gözeneklilik oranı, Vickers sertliği) ve tribolojik özelliklerine (sürtünme katsayısı, aşınma oranı ve kütle kaybı) olan etkisi incelenmiştir. Al6061 matrise ağırlıkça %0,1, 0,3, 0,5 oranında grafen takviye edilerek üretilen numunelere uygulanan testler neticesinde; en iyi mekanik ve tribolojik özellikler sinterlendikten sonra indüksiyonla sıcak preslenmiş Al6061-%0,1grafen kompozitte elde edilmiştir. Al6061-%0,1grafen takviyeli kompozitin yoğunluğu 2,6 g/cm3, sertlik 126 HV, aşınma oranı 4x10-7 mm3/(Nm) ve kütle kaybı 0,0026 g olarak belirlenmiştir. Ağırlıkça %0,1 grafen takviyesinden sonra grafenin topaklanması kompozitin özelliklerini olumsuz yönde etkilemiştir. Ağırlıkça %0,1, 0,3, 0,5 karbon nanotüp takviyeli Al6061 matrisli kompozitlere uygulanan testler sonucunda; en yüksek yoğunluk (2,59 g/cm3) ve Vickers sertliği (119 HV) sinterlenmiş ve indüksiyonla sıcak preslenmiş ağırlıkça %0,1 karbon nanotüp takviyeli kompozit yapıda ulaşılmıştır. Ayrıca bu kompozit yapının en düşük aşınma oranına (5,1x10-7 mm3/(Nm)), kütle kaybına (0,0033 g) ve en yoğun mikro yapıya sahip olduğu görülmüştür. Karbon nanotüp takviyesiyle belirli bir orana kadar (ağırlıkça %0,1) mekanik özeliklerin iyileştiği tespit edilmiştir. Toz metalürjisi yöntemiyle üretilen Al6061 matrisli grafen ve karbon nanotüp ikili partikül takviyeli kompozitlerde en iyi mekanik ve tribolojik özelliklerin sinterlendikten sonra indüksiyonla sıcak preslenmiş Al6061-%0,1karbon nanotüp-%0,1grafen hibrit kompozitte olduğu tespit edilmiştir. Bu ikili partikül takviyeli kompozitin yoğunluğu 2,59 g/cm3 , sertliği 135 HV, aşınma oranı 3,52x10-7 mm3/(Nm) ve kütle kaybı 0,0023 g olarak belirlenmiştir. Sonuç olarak Al6061 matrise ağırlıkça %0,1 karbon nanotüp ve %0,1 grafen takviyesinin kompozitin mekanik ve tribolojik özelliklerini iyileştirdiği tespit edilmiştir. Ayrıca sadece sinterleme işlemine kıyasla sinterleme sonrası indüksiyonla sıcak presleme işleminin matris ve takviye elemanı arasındaki ara yüzey bağını artırarak kompozitin mekanik ve tribolojik özelliklerini iyileştirdiği görülmüştür.
Özet (Çeviri)
In this thesis, Al6061-graphene, Al6061-carbon nanotube and Al6061-carbon nanotube-graphene composite structures were fabricated by powder metallurgy and induction hot pressing methods. The effects of reinforcement ratios and heat treatment types (sintering and induction hot pressing) on the microstructure, mechanical (density, porosity ratio, Vickers hardness) and tribological properties (coefficient of friction, wear rate and mass loss) of the composites were investigated. As a result of the tests applied to the samples produced by reinforcing graphene at the rate of 0,1, 0,3, 0,5% by weight to the Al6061 matrix; The best mechanical and tribological properties were obtained in Al6061-0,1% graphene composite, hot pressed by induction after sintering. The density of Al6061-0,1% graphene reinforced composite was determined as 2,6 g/cm3 , hardness was 126 HV, wear rate was 4x10 -7 mm3 /(Nm) and mass loss was 0,0026 g. The agglomeration of graphene after 0,1% by weight graphene reinforcement negatively affected the properties of the composite. As a result of the tests applied to Al6061 matrix composites reinforced with 0,1, 0,3, 0,5% carbon nanotubes by weight ; the highest density (2,59 g/cm3 ) and Vickers hardness (119 HV) were achieved in the sintered and induction hot pressed 0.1% by weight carbon nanotube reinforced composite structure. It was also observed that this composite structure had the lowest wear rate ( 5,1x10-7 mm3 /(Nm)), mass loss (0,0033 g) and the densest microstructure. It has been determined that mechanical properties are improved up to a certain rate (0,1% by weight) with carbon nanotube reinforcement. Produced by powder metallurgy method Al6061 matrix graphene and carbon nanotube dual particle reinforced composites It was determined that the best mechanical and tribological properties were in the Al6061-0,1% carbon nanotube-0,1% graphene hybrid composite hot pressed by induction after sintering. The density, hardness, wear rate and mass loss of this dual particle reinforced composite was determined as 2,59 g/cm3, 135 HV, 3,52x10-7 mm3 /(Nm), 0,0023 g. As a result, it was determined that 0,1% carbon nanotube and 0,1% graphene reinforcement by weight in the Al6061 matrix improved the mechanical and tribological properties of the composite. In addition, compared to the sintering process alone, it has been observed that the induction hot pressing process after sintering improves the mechanical and tribological properties of the composite by increasing the interfacial bond between the matrix and the reinforcement element.
Benzer Tezler
- Silisyum karbür ve grafen nano plaka (GNP) takviyeli titanyum diborür seramiklerin spark plazma sinterleme yöntemi ile üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of titanium diborudet ceramics with the additions of silicon carbide and graphene nanoparticles by spark plasma sintering
ÖZNUR KAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. İPEK AKIN KARADAYI
- Farklı destek malzemeleri ile hazırlanmış kobalt fitalosiyanin katalizörünün üretimi karakterizasyonu ve pem yakıt pili performansının incelenmesi
Production characterization and the proton exchange membrane fuel cell performance analyses of cobalt phthalocyanine catalyst prepared with different support materials
SÜMEYYE DURSUN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Kimya MühendisliğiKocaeli ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ RAMİZ GÜLTEKİN AKAY
DOÇ. DR. MEHMET SÜHA YAZICI
- Mechanical behaviour of nanoporous metals reinforced with carbon based nanomaterials
Karbon tabanlı nanomalzemelerle güçlendirilmiş nano-gözenekli metallerin mekanik davranışı
DENİZ EZGİ GÜLMEZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MESUT KIRCA
- Değişen oranlarda grafen nanoplaka ile katkılandırılan ZrC-TiC-%1CNT kompozitlerinin spark plazma sinterleme yöntemi ile üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of ZrC-TiC-1%CNT composites with additional variant amounts of gnp prepared by spark plasma sintering method
MUSTAFA YILDIZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜLTEKİN GÖLLER
- Quantifying the ignition delay of single wall carbon nanotube emulsified marine fuel oil influencing the combustion and diesel engine efficiencies
Tek duvarlı karbon nanotüp ile emülsifiye edilmiş dizel yakıtı tutuşma gecikmesinin yanma ve dizel makinesi verimleri üzerine olan etkisinin değerlendirilmesi
TOLUNAY KAYAARASI
Doktora
İngilizce
2021
DenizcilikPiri Reis ÜniversitesiDeniz Ulaştırma İşletme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SÜLEYMAN ÖZKAYNAK