Toz metalurjisi yöntemiyle üretilmiş fonksiyonel derecelendirilmiş Al₂O₃ matrisli ZrO₂ takviyeli malzemelerin üretimi ve mekanik davranışlarının incelenmesi
Fabrication and investigation of mechanical behavior functionally graded Al₂O₃ matrix ZrO₂ reinforced materials produced by powder metallurgy
- Tez No: 958007
- Danışmanlar: PROF. DR. HAKAN ATEŞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Fonksiyonel Derecelendirilmiş Malzemeler (FDM)'ler sınırsız sayıda varyasyon ile üretilebilen, seramiklerin, metallerin ya da seramik-metal malzemelerin karışımından elde edilmiş kompozit malzemeler olup malzeme yapısındaki çeşitliğin yanında yaygın kullanım alanlarına da sahiptir. FDM'nin birçok üretim yöntemlerinden biri olan toz metalürjisi (TM), metal veya seramik tozların mekanik ve ısıl etkilerle birleştirilerek tek parça haline getirilmesi işlemidir. Bu çalışmada iki seramik malzemenin fiziksel ve kimyasal özelliklerinin sağladığı avantajların bir araya getirilerek FDM ile üretilebilirliği ve mekanik davranışlarının incelenmesi amaçlanmıştır. Bu çerçevede Zirkonya (ZrO₂) ve Alümina (Al₂O₃) seramik malzemeler kullanılarak TM yöntemi ile FDM malzeme üretimi gerçekleştirilmiştir. Ağırlıkça farklı oranlarda bulunan seramik tozları belirlenen oranlarda her katman için birer saat mekanik karıştırıcı cihazında karıştırılmış daha sonra soğuk presleme ile numune haline getirilmiştir. Numunedeki çatlakların en aza indirildiği basınç değeri belirlendikten sonra numunedeki çatlakların tamamen giderilebilmesi için farklı oranlarda bağlayıcı kullanılmasına karar verilmiştir. Karışım halindeki seramik tozları eritilen bağlayıcı ile karıştırılarak ayrı ayrı katmanlar oluşturulmuştur. Bağlayıcı miktarı hem malzeme yapısını bozmayacak hem de çatlakları giderecek oranda belirlenmiştir. Belirlenen bağlayıcı oranında herhangi bir değişiklik yapılmadan, malzeme ZrO₂ ağırlık oranı azaltılarak Al₂O₃ matrisli FDM elde edilmiştir. Sonrasında elde edilen numune ön sinterleme ve sinterleme işlemine tabi tutulmuştur. Yapılan denemeler ve incelemeler sonucunda ZrO₂ ve Al₂O₃ seramik tozlarının 500MPa basınçta soğuk preslenmesine karar verilmiştir. Bağlayıcı oranı %9 olarak belirlenmiştir. Bağlayıcının uzaklaştırılması için ön sinterleme yapılmıştır. Ön sinterleme sıcaklığı 500°C'de, bekleme süresi ise yarım saat olarak belirlenmiştir. Daha sonra sıcaklık 1300°C' ye kadar arttırılarak en optimal sinterleme süresini belirlemek için numune 1, 2, 3 ve 4 saat sürelerince sinterlenmiştir. Bu çalışmada, Al₂O₃ ve ZrO₂ malzemeler FDM yöntemiyle bir araya getirilerek çeşitli özellikleri ve etkileri incelenmiştir. Elde edilen numunelere makroyapı analizi, XRD analizi, SEM ve EDS analizleri, sertlik analizi ve üç nokta eğme analizleri yapılmıştır. Bu testler sonucunda optimal sonuçlar elde edilmiştir. Sonuç olarak, bu tez çalışması alümina ve zirkonya arasındaki etkileşime odaklanarak, FDM'nin kapsamlı bir araştırmasını ortaya koymuştur.
Özet (Çeviri)
Functional Graded Materials (FDMs) are composite materials made of ceramics, metals or ceramicmetal materials that can be produced with an unlimited number of variations and have a wide range of applications as well as diversity in material structure. Powder metallurgy (PM), one of the many production methods of FDM, is the process of combining metal or ceramic powders into a single piece by mechanical and thermal effects. In this study, it is aimed to combine the advantages of the physical and chemical properties of two ceramic materials and to investigate their mechanical behavior and manufacturability with FDM. In this framework, FDM material production was realized by TM method using Zirconia (ZrO₂) and Alumina (Al₂O₃) ceramic materials. Ceramic powders in different ratios by weight were mixed in a mechanical mixer device for one hour for each layer at the determined ratios and then turned into samples by cold pressing. After determining the pressure value at which the cracks in the sample were minimized, it was decided to use binder (paraffin wax) in arched proportions to completely eliminate the cracks in the sample. The mixed ceramic powders were mixed with the melted binder to form separate layers. The amount of binder was determined at a rate that would not disrupt the material structure and eliminate cracks. FDM with Al₂O₃ matrix was obtained by reducing the ZrO₂ weight ratio of the material without any change in the determined binder ratio. Then, the sample obtained was subjected to pre-sintering and sintering process. As a result of the experiments and examinations, it was decided to cold press ZrO₂ and Al₂O₃ ceramic powders at 500MPa pressure. The binder ratio was determined as 9%. Pre-sintering was performed to remove the binder. The pre-sintering temperature was set at 500°C and the waiting time was set as half an hour. The temperature was then increased up to 1300°C and the sample was sintered for 1, 2, 3 and 4 hours to determine the optimal sintering time. In this study, Al₂O₃ and ZrO₂ materials were combined by FDM method and their various properties and effects were investigated. Macrostructure analysis, XRD analysis, SEM and EDS analysis, hardness analysis and three-point bending analysis were performed on the obtained samples. Optimal results were obtained as a result of these tests. In conclusion, this thesis work has presented a comprehensive investigation of FDM, focusing on the interaction between alumina and zirconia.
Benzer Tezler
- Tekstil işletmelerinin çevre kirlenmelerine etkileri
Başlık çevirisi yok
REMZİ GEMCİ
Yüksek Lisans
Türkçe
1987
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiUludağ ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MEHMET TASMACI
- Laboratuvarda üretilen lasioderma serricorne (F) (Col.Anobii dae)'nin biyolojisi üzerinde bir araştırma
A Research on the biology of lasioderma serricorne (F.)
MÜJGAN GÖKTAY
- Bazı besiyeri faktörlerinin mısır (Zea mays L.) ve arpa (Hordeum vulgare L.) embriyo kültürleri üzerine etkileri
Başlık çevirisi yok
ATALAY SÖKMEN
Yüksek Lisans
Türkçe
1987
BiyolojiCumhuriyet ÜniversitesiBiyoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. RAHMİ BİLALOĞLU
- Bazı baharat ve ekstraktlarının gıda zehirlenmesi yapan bakteriler üzerine antimikrobiyal etkileri
Başlık çevirisi yok
ŞAHİKA AKTUĞ
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Gıda MühendisliğiEge ÜniversitesiGıda Bilimi ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MEHMET KARAPINAR
- Türkiye'de üretilen bazı kışlık el örgü ipliklerinin başlıca iplik ve lif özellikleri üzerinde bir araştırma
Başlık çevirisi yok
SEMA YÜCEBAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiEge ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜLSEREN YAZICIOĞLU