Geri Dön

Development of nanostructured metallic glasses with high toughness

Yüksek tokluğa sahip nanoyapılı metalik cam alaşımların geliştirilmesi

PDF İndir

  1. Tez No: 937926
  2. Yazar: ALI BAGHERI BEHBOUD
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. SEZER ÖZERİNÇ
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Makine Mühendisliği, Metalurji Mühendisliği, Mechanical Engineering, Metallurgical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2021
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 121

Özet

Metalik camlar, düzensiz atomik yapılara ve yüksek sertlik, mukavemet ve aşınma direnci gibi üstün mekanik özelliklere sahip metalik alaşımlardır. Bu özellikler metalik camları aşınma önleyici, korozyona dayanıklı ve biyouyumlu kaplama uygulamaları için umut verici kılmaktadır. Öte yandan, metalik camlar kırılgandır ve bu da uygulamalar için büyük bir dezavantaj oluşturmaktadır. Bu tez çalışması, yüksek tokluk ve sünekliğe sahip nanoyapılı metalik camların geliştirilmesi yoluyla bu problemin üstesinden gelmeyi amaçlamaktadır. Tezin ilk bölümü, geniş bir kompozisyon aralığında ikili sistemlerde ince film metalik camların sentezlenmesini ele almaktadır. Bu kapsamda ZrTa ve CuTa ikili sistemleri incelenmiştir. Numuneleri üretmek için fiziksel buhar biriktirme yöntemi kullanılmış ve kombinatoryal saçtırma yaklaşımı benimsenmiştir. Bu sayede, sadece iki saçtırma seansında 25 monolitik numune (13 ZrTa ve 12 CuTa numunesi) üretilmiştir. Ardında tüm numunelerin içyapısı incelenmiş ve her iki sistemde de geniş bir kompozisyon aralığı için amorf yapı gözlenmiştir. Gerçekleştirilen mikromekanik ölçümler sayesinde ilgili yapı-özellik ilişkileri kurulmuştur. Bir sonraki adım olarak, kompozisyon modülasyonları aracılığıyla nanoheterojenliklere sahip nanokatmanlı metalik camlar üretilmiştir. Bu kapsamdaki ZrTa numunelerinin kırılma tokluğunu ölçmek için yakın zamanda geliştirilen nanosertlik temelli bir enerji yöntemi kullanılmıştır. Sonuçlar, söz konusu nanokatmanlı metalik cam kompozitlerin yüksek sertlik ve yüksek sünekliği beraber sunduğunu göstermiş ve bu yaklaşımın mühendislik uygulamaları için ticari kaplamaların geliştirilmesine yönelik potansiyel taşıdığını ortaya koymuştur. ZrTa çalışmasında olduğu gibi, CuTa çalışmasında da kompozisyona bağlı modülasyonlar şeklinde tasarlanmış heterojen bir yapı incelenmiştir. Bu kez kaplamalara doğrudan çekme testi uygulanmış ve nanokatmanlı metalik cam ve metalik cam-kristal kompozitlerin yüksek sertlik, elastikiyet modülü ve sünekliği bir araya getirdiği ortaya konmuştur. Elde edilen sonuçlar, nanokatmanlı metalik cam kaplamaların mühendislik uygulamaları için büyük gelecek vaat ettiğini göstermektedir.

Özet (Çeviri)

Metallic glasses are metallic alloys with disordered atomic structures and desirable mechanical properties such as high hardness, high elastic limits, and wear resistance. These properties make metallic glasses promising materials for wear-resistant, corrosion-resistant, and biocompatible coating applications. On the other hand, metallic glasses are brittle, which is a major disadvantage for their use in practice. This thesis study aimed to tackle this problem through the development of nanostructured metallic glasses with high toughness and ductility. In the first part, the thesis considered synthesizing a binary thin film metallic glass over a wide compositional range. Two binary systems, namely, ZrTa and CuTa were investigated. Physical vapor deposition method was the approach for producing the thin films samples, and a combinatorial sputtering technique was employed during the deposition process. This way, 25 monolithic samples (13 ZrTa and 12 CuTa samples) were produced in only two sputtering sessions. The microstructures of the alloy systems were then investigated, demonstrating a wide compositional range of amorphous structures in both systems. Combining these with micromechanical testing provided the underlying structure-property relationships. The next step was the exploration of a novel approach for overcoming the brittle nature of metallic glasses through engineered heterogeneities in the form of compositional modulations. A recently developed indentation-based energy method was used to determine the fracture toughness of nanolayered ZrTa samples, and the results demonstrated that the nanolayered metallic glass composites combine high hardness with ductility, rendering this approach promising for the development of commercial coatings for engineering applications. The same route was also explored CuTa system. In this case, a more sophisticated technique was used to measure the ductility through direct tensile testing. The results showed that the nanolayered metallic glass and MG-crystalline composites combine high hardness, elastic modulus, and ductility, demonstrating their great potential to develop high performance composite coatings.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    721133

    Development of SERS-active silver nanowire filter foils for pathogen detection in fluids

    Sıvılardaki patojenlerin yüzey artırımlı Raman spektroskopisi (SERS) ile tespiti için gümüş nanotel filtre geliştirilmesi

    HİLAL OĞUZ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Fizik ve Fizik MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Mikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ALPAN BEK

    DOÇ. DR. ÇAĞDAŞ DEVRİM SON

  2. Tez No

    476055

    Nano yapılı malzemelerin mekanik, elektronik ve kimyasal özellikleri

    Mechanical, electrical and chemical properties of nanostructured materials

    MİNE KONUK ONAT

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2015

    Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Fizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MERYEM SONDAN DURUKANOĞLU FEYİZ

  3. Tez No

    888494

    Development and characterization of ceramic nanofiber membranes for dye removal from textile wastewater

    Tekstil atıksularından boya giderimi için seramik nanofiber membranların geliştirilmesi ve karakterizasyonu

    NURAY YERLİ SOYLU

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MELEK MÜMİNE EROL TAYGUN

  4. Tez No

    843649

    Synthesis and characterization of electrocatalysts based on boron and earth-abundant transition metals for electrochemical water splitting

    Elektrokimyasal su ayrıştırma için bor ve doğada bol bulunan geçiş metallerine dayalı elektrokatalizörlerin sentezi ve karakterizasyonu

    EBRAHIM SADEGHI

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Mühendislik BilimleriKoç Üniversitesi

    Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ UMUT AYDEMIR

  5. Tez No

    659398

    Yoğun ortam plazma yöntemi ile sıvı fazda karbon bazlı metal nanopartikül üretimi

    Carbon based metallic nanoparticle production in liquid phase by dense medium plasma

    TAHA ÖNDER KARAKAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    BiyoteknolojiBaşkent Üniversitesi

    Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. DİLEK ÇÖKELİLER SERDAROĞLU

Geri Dön