Alüminyum tabanlı TiC ve B4C takviyeli alaşımların üretilmesi ve radyasyon zırhlama özelliklerinin incelenmesi
Production of aluminum based TiC and B4C reinforced alloys and i̇nvestigation of radiation shielding properties
- Tez No: 942190
- Danışmanlar: PROF. DR. YÜKSEL ÖZDEMİR, DOÇ. DR. BÜNYAMİN AYGÜN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Radyasyon zırhlama, Kütle soğurma katsayısı, Etkin uzaklaştırma tesir kesiti, Kompozit malzemeler, Alaşım, Radiation shielding, Mass attenuation coefficient, Effective removal cross-section, Composite materials, Alloy
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Atatürk Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 110
Özet
Amaç: Bu çalışmada, nükleer uygulamalarda kullanılabilecek, gama ve hızlı nötron radyasyonuna karşı yüksek dayanıklılığa sahip çeşitli katkı maddelerinin (Nikel, Krom, Zirkonyum, Tungsten, Silisyum, Bor karbür ve Titanyum karbür) takviye edilmesiyle yeni alüminyum tabanlı kompozit malzemelerin geliştirilmesi amaçlanmıştır. Yöntem: Alüminyum tabanlı kompozitler, toz metalurjisi yöntemiyle üretilmiş ve kimyasal bileşimlerinde Nikel (Ni), Krom (Cr), Zirkonyum (Zr), Tungsten (W), Silisyum (Si), Bor karbür (B₄C) ve Titanyum karbür (TiC) gibi çeşitli takviye malzemeleri kullanılmıştır. Zırhlama performansının değerlendirilmesinde ve gama ölçümlerinin yapımında Ultra Ge dedektörü kullanılmıştır. Ayrıca, BF3 gazlı nötron dedektörü ve 241Am-Be nötron kaynağı ile nötron ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Bulgular: Kompozit malzemelerin kimyasal bileşimleri ve ağırlık oranları Monte Carlo Simülasyonun GEANT4 kodu kullanılarak belirlendi. Alaşımların üretim esnasında sintirleme ve presleme yöntemleri kullanıldı. Numunelerin hızlı nötronlara karşı kalkanlama performansı; etkili uzaklaştırma tesir kesiti, yarı kalınlık değeri, ortalama serbest yol ve radyasyon koruma verimliliği gibi parametreler üzerinden, hem GEANT4 kodu ile teorik olarak hem de deneysel yöntemlerle belirlenmiştir. Gama ölçümleri ile elde edilen deneysel parametrelerle malzemelerin kütle soğurma katsayıları hesaplanarak WinXCOM yazılımında bulunan teorik değerler kıyaslanmıştır. Sonuç: Geliştirilen tüm yeni alaşım malzemeleri, radyasyon soğurma performansı açısından 316LN nükleer paslanmaz çeliğe kıyasla üstün özellikler sergilemiştir. Ayrıca üretilen tüm yeni alaşım malzemelerin hem yüksek sıcaklık direnci hem de mekanik dayanıklılık sergilediği gözlemlenmiştir. Özellikle gama ışınları ve hızlı nötronlar üzerinde etkili olan bu malzemeler, nükleer reaktörler ve radyasyon zırhlama gerektiren uygulamalarda potansiyel kullanım alanına sahiptir. Bu çalışma, kompozitlerin zırhlama materyali olarak geliştirilmesine yönelik önemli bir katkı sunmaktadır. Ayrıca nükleer reaktörler, nükleer barınaklar ve radyoaktif atık depolama gibi radyasyon koruma uygulamalarında kullanılması önerilmektedir.
Özet (Çeviri)
Purpose: This study aims to develop new aluminum-based composite materials with high resistance to gamma and fast neutron radiation for nuclear applications by reinforcing them with various additives such as Nickel (Ni), Chromium (Cr), Zirconium (Zr), Tungsten (W), Silicon (Si), Boron Carbide (B₄C), and Titanium Carbide (TiC). Method: Aluminum-based composites were produced using the powder metallurgy method, incorporating reinforcement materials such as Nickel (Ni), Chromium (Cr), Zirconium (Zr), Tungsten (W), Silicon (Si), Boron Carbide (B₄C), and Titanium Carbide (TiC) in their chemical compositions. For evaluating shielding performance and gamma measurements were conducted using an Ultra Ge detector, and neutron measurements were performed using a BF3 gas neutron detector and a 241Am-Be neutron source. Findings: The chemical compositions and weight ratios of the composite materials were determined using the GEANT4 code of Monte Carlo Simulation. During the production of the alloys, sintering and pressing methods were used. The shielding performance of the samples against fast neutrons was determined both theoretically and experimentally with the GEANT4 code, through parameters such as effective removal cross-section, half-thickness value, mean free path and radiation shielding efficiency. The experimental parameters obtained with gamma measurements were compared with the theoretical values found in the WinXCOM software by calculating the mass absorption coefficients of the materials. Results: All new alloy materials developed exhibited superior properties compared to 316LN nuclear stainless steel in terms of radiation absorption performance. In addition, it was observed that all new alloy materials produced exhibited both high temperature resistance and mechanical strength. These materials, which are especially effective on gamma rays and fast neutrons, have potential use in nuclear reactors and applications requiring radiation shielding. This study provides an important contribution to the development of composites as shielding materials. It is also recommended to be used in radiation protection applications such as nuclear reactors, nuclear shelters and radioactive waste storage.
Benzer Tezler
- Assessment and modelling of particle clustering in cast aluminum matrix composites
Döküm yoluyla üretilmiş alüminyum tabanlı kompozitlerde parçacık topaklanmasının değerlendirilmesi ve modellemesi
ARDA ÇETİN
Doktora
İngilizce
2008
Metalurji MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ KALKANLI
- İnorganik faz katkılı alüminyum tabanlı hibrit kompozitlerin üretilmesi ve mekaniksel özelliklerinin araştırılması
Production of inorganic phase added aluminum-based hybrid composites and investigation of their mechanical properties
CEREN BAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Mühendislik BilimleriKütahya Dumlupınar ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA TUNCER
- Preparation of new bio-based epoxy- nanocomposite coatings replacment of BPA (bisphenol A)
BPA (bisfenol-A)'a alternatif yeni biyo-bazli epoksi-nanokompozit kaplamalarin elde edilmesi
SAMER OBAID HASAN HASAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
KimyaAydın Adnan Menderes ÜniversitesiOrganik Kimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İLKNUR BABAHAN BİRCAN
- Çinko-alüminyum alaşımının mikroyapısının incelenmesi
Analysis of the microstructure of zinc-aluminum alloy
HÜSEYİN MEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Fizik ve Fizik MühendisliğiFırat ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YUSUF ATICI
- Tencerelerde taban kesit geometrisinin sıcaklık dağılımına etkisinin deneysel incelenmesi
Experimental investigation of the section geometry ofseucepan base effect at the temperature distribution
YILMAZ YÜCEL
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Makine MühendisliğiBozok ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TAHİR AYATA