Atık cam ve karbon fiber tozu katkılı al7075 alaşım matrisli kompozitlerin toz metalurjisi yöntemi ile üretimi ve özelliklerinin incelenmesi
Production and investigation of properties of al7075 alloy matrix composites with waste glass and carbon fiber powder additives by powder metallurgy method
- Tez No: 986025
- Danışmanlar: PROF. DR. YAHYA HIŞMAN ÇELİK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Al7075, Metal Matrisli Kompozit, Toz Metalurjisi, Cam Fiber, Karbon Fiber, Sertlik, Aşınma, Al7075, Metal Matrix Composite, Powder Metallurgy, Glass Fiber, Carbon Fiber, Hardness, Wear
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Batman Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmada, Al7075 alüminyum alaşımı toz formunda temin edilmiş ve atık cam ile karbon fiber tozlarıyla takviye edilerek güçlendirilmiştir. Takviyeler ağırlıkça %4, %8 ve %12 oranlarında eklenmiş ve kompozitler toz metalurjisi (TM) yöntemiyle üretilmiştir. Üretim öncesinde tozlar mekanik karıştırıcıda 1 saat karıştırılmış, ardından 20 mm çapındaki kalıplara yerleştirilerek 300 MPa basınç altında preslenmiş ve 600 °C sıcaklıkta sinterlenmiştir. Bu yöntemle hem tekil (cam veya karbon fiber) hem de hibrit kompozitler elde edilmiştir. Takviye oranlarının malzemenin sertlik ve aşınma davranışı üzerindeki etkileri incelenmiştir. Sertlik testleri hem cam hem de karbon fiber takviyesinin Al7075 alaşımının sertliğini artırdığını, hibrit kompozitlerde ise sertliğin tekil kompozitler arasında değiştiğini göstermiştir. Aşınma testleri, karbon fiber ilavesiyle üretilen kompozitlerde aşınmanın daha az olduğunu ortaya koymuş, ancak düşük takviye oranlarında kısmi plastik deformasyonlar ve yüksek takviye oranlarında ise kısmi partikül kopmaları gözlenmiştir. Bu nedenle hibrit ve karbon fiber takviyeli kompozitlerin aşınma deneyleri yapılmamıştır. Sadece daha iyi ve istikrarlı sonuçlar veren cam fiber takviyeli kompozitlerin aşınma deneyleri gerçekleştirilmiş, X-ışını kırınımı (XRD) analizi yapılmış ve yüzey görüntüleri taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile incelenmiştir. Aşınma testleri, cam fiber takviyesinin kompozitlerin yalnızca sertliğini değil, aynı zamanda aşınma direncini de önemli ölçüde artırdığını göstermiştir. Takviye oranı arttıkça sürtünme katsayısı ve aşınma oranı azalmıştır. Dönme devri hem sürtünme katsayısını hem de aşınma oranını azaltırken, uygulanan yükün artışı sürtünme katsayısını azaltmış, aşınma oranını ise arttırmıştır. XRD analizleri cam elyafın amorf yapısını ortaya koymuş ve takviyenin alaşımın kristal yapısını bozmadığını göstermiştir. SEM görüntüleri ise fiber takviyesinin yüzeydeki derin oyukları ve deformasyon izlerini azalttığını, matris döküntüleri ve oksitlenmiş bölgeler aracılığıyla mekanik aşınma etkisini düşürdüğünü ortaya koymuştur.
Özet (Çeviri)
In this study, Al7075 aluminum alloy was supplied in powder form and reinforced with waste glass and carbon fiber powders. The reinforcements were added at weight fractions of 4%, 8%, and 12%, and the composites were fabricated using the powder metallurgy (PM) method. Prior to fabrication, the powders were mechanically mixed for 1 hour, then placed into 20 mm diameter molds, compacted under a uniaxial pressure of 300 MPa, and sintered at 600 °C. Both single (glass or carbon fiber) and hybrid composites were produced using this method. The effects of reinforcement ratios on the hardness and wear behavior of the materials were investigated. Hardness tests indicated that both glass and carbon fiber reinforcements increased the hardness of the Al7075 alloy, while in hybrid composites, hardness varied among the single composites. Wear tests revealed that composites produced with carbon fiber exhibited lower wear, however, partial plastic deformation was observed at low reinforcement ratios, while partial particle detachment occurred at high reinforcement ratios. Therefore, wear tests were not conducted for hybrid and high-carbon fiber composites. Only the glass fiber reinforced composites, which provided better and more consistent results, were subjected to wear testing, X-ray diffraction (XRD) analysis, and surface characterization using scanning electron microscopy (SEM). The wear tests demonstrated that glass fiber reinforcement significantly improved not only the hardness but also the wear resistance of the composites. As the reinforcement ratio increased, the friction coefficient and wear rate decreased. While an increase in rotational speed reduced both the friction coefficient and the wear rate, an increase in applied load decreased the friction coefficient but increased the wear rate. XRD analyses revealed the amorphous structure of the glass fibers and showed that the reinforcement did not alter the crystal structure of the alloy. SEM images indicated that fiber reinforcement reduced deep grooves and deformation traces on the surface and mitigated mechanical wear effects through matrix debris and oxidized regions.
Benzer Tezler
- Reçine bazlı kompozitlerde alternatif hammadde ve kompozit atıklarının kullanımının araştırılması
Research of the use of alternative raw materials and composite wastes in resin-based composites
GİZEM YORULMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Metalurji MühendisliğiManisa Celal Bayar ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SAVAŞ ÖZTÜRK
- Farklı puzolanik malzemelerin elyaf takviyeli harç üzerindeki etkisinin incelenmesi ve karışım oranlarının optimizasyonu
Investigation of the effect of various pozzolanic materials on fiber reinforced mortar and optimization of mixing ratios
REVAN ALKHALAFALALLIAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
İnşaat MühendisliğiHarran Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ŞEVİN EKMEN
- Donma-çözülme ve katkı maddelerinin donmuş zeminin davranışı üzerindeki etkilerinin incelenmesi
Investigation of the effects of freezing-thawing and additives on behavior of frozen soil
YASEMİN PEKDEMİR
Doktora
Türkçe
2022
İnşaat MühendisliğiAtatürk Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET ŞAHİN ZAİMOĞLU
- Demir çelik endüstrisi atıkları kullanarak elektromanyetik kalkanlama özelliği bulunan yüksek performanslı geopolimer kaplama malzemesi geliştirilmesi
Development of a high-performance geopolymer tile with electromagnetic shielding properties using iron-steel industry wastes
MAHFUZ PEKGÖZ
Doktora
Türkçe
2025
İnşaat MühendisliğiKarabük Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İLKER TEKİN
- Degradation of polycarbonate, bentonite, barite, carbon fiber and glass fiber filled polycarbonate via gamma irradiation and possible use of polycarbonate in radioactive waste management
Bentonit, barit, karbon fiber ve cam elyaf takviyeli ve takviyesiz polikarbonat polimerlerinin gama radyasyonu ile bozunması ve polikarbonat polimerinin radyoaktif atık yönetiminde olası kullanımı
FIRAT HACIOĞLU
Doktora
İngilizce
2017
Polimer Bilim ve TeknolojisiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL TEOMAN TİNCER
PROF. DR. TONGUÇ ÖZDEMİR