AA6XXX matrisli Mikro-TiB2 ve Nano-SiC hibrit parçacık takviyeli kompozit malzemelerin üretimi ve mekanik özelliklerinin incelenmesi
Production of Micro-TiB2 and Nano-SiC hybrid particle reinforced AA6XXX matrix composite materials and investigation of mechanical properties
- Tez No: 987944
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ENGİN TAN, DOÇ. DR. HALİL KARAKOÇ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Pamukkale Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu yüksek lisans tezinde, AA6061 alüminyum alaşımı matrisli, mikro boyutlu TiB₂ ve nano boyutlu SiC parçacıkları ile hibrit olarak takviye edilmiş kompozit malzemelerin üretilmesi ve mekanik özelliklerinin kapsamlı biçimde incelenmesi amaçlanmıştır. Çalışma iki aşamalı bir yöntemsel kurguyla yürütülmüştür. Birinci aşamada, farklı oranlarda (%0, 2.5, 5, 10 ve 15) TiB₂ içeren AA6061/TiB₂ kompozitleri toz metalürjisi ve sıcak ekstrüzyon yöntemiyle üretilmiştir. Üç boyutlu mekanik karıştırıcıda homojenleştirilen toz karışımları, oda sıcaklığında 200 MPa basınç altında soğuk preslenmiş ve ardından 1:3 ekstrüzyon oranında sıcak ekstrüzyon uygulanarak kompozit çubuklar elde edilmiştir. Numuneler mikroyapı incelemeleri, yoğunluk ölçümleri, sertlik testleri, üç nokta eğme testleri ve kuru kayma koşullarında aşınma testlerine tabi tutulmuştur. Bu aşama sonunda, hem ekstrüzyon kabiliyeti yüksek hem de mekanik performansı en iyi olan AA6061/TiB₂ kompozit formülasyonu belirlenmiştir. İkinci aşamada, birinci bölümde optimum performans sergileyen AA6061/TiB₂ matris kompozitine ağırlıkça %0.25, %0.5, %1 ve %2 oranlarında yaklaşık 40 nm boyutunda SiC nano parçacıkları ilave edilerek hibrit kompozitler üretilmiştir. Nano-SiC'nin homojen dağılımını sağlamak amacıyla toz karışımları etanol ortamında ultrasonik ve manyetik karıştırma işlemlerine tabi tutulmuş, ardından süzülerek kurutulmuş ve üç boyutlu mekanik karıştırıcıda yeniden homojenleştirilmiştir. Daha sonra 200 MPa basınç altında preslenen kompaktlar 550 °C'de ekstrüde edilmiştir. %4 nano-SiC içeren numunenin üretiminde ciddi aglomerasyon ve kompaktlama problemleri yaşandığından bu numunenin karakterizasyonu yapılamamıştır. Üretilen hibrit kompozitler üzerinde gerçekleştirilen mekanik ve mikroyapısal testler, nano-SiC ilavesinin TiB₂ takviyesiyle birlikte sinerjik bir etki oluşturarak kompozit performansını belirli oranlarda geliştirdiğini göstermiştir.
Özet (Çeviri)
In this master's thesis, the production and mechanical characterization of hybrid composite materials reinforced with micro-sized TiB₂ and nano-sized SiC particles within an AA6061 aluminum alloy matrix were systematically investigated. The study was conducted in two main stages. In the first stage, AA6061/TiB₂ composites containing different TiB₂ contents (0, 2.5, 5, 10, and 15 wt.%) were produced using powder metallurgy followed by hot extrusion. The powder mixtures were homogenized in a three-dimensional tumbler mixer, compacted at 200 MPa through cold pressing, and subsequently hot-extruded at the designated temperature using an extrusion ratio of 1:3. The extruded composites were characterized through microstructural examinations, density and hardness measurements, three-point bending tests, and dry sliding wear analyses to assess their mechanical and tribological performance. Based on these analyses, the AA6061/TiB₂ composition exhibiting both high extrudability and superior mechanical performance was identified. In the second stage, nano-sized SiC particles (≈40 nm) were incorporated into the optimum AA6061/TiB₂ composite matrix at weight fractions of 0.25, 0.5, 1, and 2 wt.% to produce hybrid composites. To enhance the distribution homogeneity of the nano-sized reinforcements, the powder mixtures were dispersed in ethanol and subjected to ultrasonic and magnetic stirring, followed by filtration, drying, and re-homogenization in a three-dimensional mixer. The powders were then compacted at 200 MPa and extruded at 550 °C. Due to severe agglomeration and compactability problems, the composite containing 4 wt.% nano-SiC could not be successfully fabricated and therefore was excluded from the characterization studies. Mechanical and microstructural evaluations of the hybrid composites revealed that the incorporation of nano-SiC provided a synergistic strengthening effect together with TiB₂, improving the overall performance of the AA6061-based composite system within an optimal reinforcement range. This study contributes to the development of lightweight, high-strength, and wear-resistant aluminum-based composite materials and provides valuable insights for designing advanced hybrid reinforcement strategies for engineering applications.
Benzer Tezler
- AA7xxx ve seramik parçacıklardan oluşan fonksiyonel derecelendirilmiş malzemelerin üretimi ve işlenebilirlik özelliklerinin araştırılması
Production of functional graded materials consisting of AA7xxx and ceramic particles and investigation of machinability characteristics
TUĞÇE YILDIZ
Doktora
Türkçe
2021
Makine MühendisliğiKarabük ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ GÖKHAN SUR
- Y2O3 kaplanmış Al2O3 takviyeli alüminyum matrisli kompozitlerin üretimi ve aşınma davranışlarının karakterizasyonu
Production of Y2O3 coated Al2O3 particle reinforced aluminium metal matrix composites and characterisation of its wear behaviour
SERDAR ALTUNER
Doktora
Türkçe
2011
Metalurji MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERGÜN KELEŞOĞLU
- Karma takviyeli alüminyum matriksli kompozitlerin üretimi, mekanik özellikler ve işlenebilirliklerinin incelenmesi
Production of hybrid reinforced aluminium based composites and investigation of their mechanical properties and machinability
GÖKHAN SUR
Doktora
Türkçe
2008
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Eğitimi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MAHMUT GÜLESİN
- AA6XXX serisi alüminyum alaşımlarının yaşlandırma işlemine bağlı olarak işlenebilirliğinin incelenmesi
Investigation of machinability depending on aging process of AA6XXX series aluminum alloys
ASLI ONUR
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Makine MühendisliğiBilecik Şeyh Edebali ÜniversitesiMakine ve İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. BİROL AKYÜZ
- İkiz merdane döküm yöntemiyle üretilen AA5XXX ve AA6XXX serisi alüminyum alaşımlarında segregasyonların karakterizasyonu
Segregation characterization in AA5XXX and AA6XXX series aluminum alloys produced by twin roll casting method
ZEYNEP SİREL
Yüksek Lisans
Türkçe
2008
Bilim ve TeknolojiGebze Yüksek Teknoloji EnstitüsüMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. METİN USTA