Toz metalürjisi yöntemi ile in-situ Al–Si/Al₂O₃ kompozitlerin üretimi
Production of in-situ Al–Si/Al₂O₃ composites by powder metallurgy method
- Tez No: 993212
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET KARAKAN, DR. ÖĞR. ÜYESİ SAİD ERAY
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Metalurji Mühendisliği, Nükleer Mühendislik, Mechanical Engineering, Metallurgical Engineering, Nuclear Engineering
- Anahtar Kelimeler: Alüminyum kompozitler, Metal tozları, İn situ, Aluminum composites, Metal powders, In situ
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Atatürk Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Amaç: Bu tez çalışmasının amacı, toz metalürjisi yöntemi ile Al–Si alaşımları ve yerinde (in-situ) Al₂O₃ takviyeli Al–Si/Al₂O₃ kompozitlerinin üretilmesi, bu malzemelerde mikroyapı–özellik–performans ilişkilerinin sistematik olarak ortaya konulması ve elde edilen kompozitlerin mekanik, tribolojik ve nötron zırhlama performanslarının bütüncül bir yaklaşımla değerlendirilmesidir. Bu kapsamda, işlem parametrelerinin brinell sertliği üzerindeki etkilerinin belirlenmesi ve performans açısından optimum işlem pencerelerinin tanımlanması amaçlanmıştır. Yöntem: Çalışma iki aşamalı olarak yürütülmüştür. İlk aşamada Al–Si alaşımları toz metalürjisi yöntemiyle üretilmiş; Si oranı, Si öğütme süresi, Al–Si karışım öğütme süresi, sinterleme sıcaklığı ve sinterleme süresi gibi işlem parametrelerinin brinell sertliği üzerindeki etkileri tam faktöriyel deney tasarımıyla incelenmiştir. Elde edilen veri seti, Random Forest başta olmak üzere ağaç tabanlı makine öğrenmesi modelleri kullanılarak analiz edilmiş; değişken önem analizleri ve kısmi bağımlılık diyagramları yardımıyla baskın parametreler belirlenmiştir. İkinci aşamada ise optimize edilen işlem penceresi kullanılarak Al–Si–SiO₂ sisteminde aluminotermik reaksiyon yoluyla in-situ Al₂O₃ takviyeli kompozitler üretilmiştir. Bulgular: Sonuçlar, brinell sertliği üzerinde en baskın parametrelerin Si oranı, sinterleme sıcaklığı olduğunu, sinterleme süresi ve Al–Si öğütme süresinin ise ikincil etkiye sahip olduğunu göstermiştir. İn-situ Al₂O₃ oluşumu ile daha homojen mikroyapı, daha güçlü matris–takviye arayüzleri ve artan sertlik elde edilmiştir. Aşınma davranışının sertlik ve porozite ile güçlü bir ilişki sergilediği belirlenmiştir. Nötron zırhlama deneyleri ve simülasyon sonuçları, Al–Si/Al₂O₃ kompozitlerinin rekabetçi performans sunduğunu ortaya koymuştur. Sonuç: Bu tez çalışması, toz metalürjisi ile üretilen in-situ Al₂O₃ takviyeli Al–Si tabanlı kompozitlerin mekanik, tribolojik ve fonksiyonel özelliklerinin birlikte optimize edilebileceğini göstermektedir.
Özet (Çeviri)
Purpose: The aim of this doctoral thesis is to produce Al–Si alloys and in-situ Al₂O₃ reinforced Al–Si/Al₂O₃ composites by powder metallurgy and to investigate their microstructure–property–performance relationships. Within this framework, the mechanical, tribological, and neutron shielding performances of the materials were evaluated, and the influence of processing parameters on brinell hardness was analyzed to define optimal processing windows. Method: The study was conducted in two stages. In the first stage, Al–Si alloys were produced by powder metallurgy, and the effects of Si content, milling conditions, sintering temperature, and sintering duration on brinell hardness were investigated using a full factorial design and Random Forest–based machine learning analysis. In the second stage, in-situ Al₂O₃ reinforced Al–Si/Al₂O₃ composites were synthesized through aluminothermic reactions in the Al–Si–SiO₂ system under optimized conditions. The samples were characterized by brinell hardness, density, porosity, wear behavior, and microstructural analyses using SEM, EDS, and XRD, while neutron shielding performance was evaluated experimentally and supported by GEANT4 simulations. Findings: The results revealed that Si content, sintering temperature are the dominant parameters affecting brinell hardness, whereas sintering duration and Al–Si milling time have secondary effects. İn-situ Al₂O₃ formation led to a more homogeneous microstructure, stronger matrix–reinforcement interfaces, and enhanced hardness. Wear behavior showed a strong correlation with hardness and porosity, while neutron shielding results demonstrated competitive performance. Conclusion: This thesis demonstrates that in-situ Al₂O₃ reinforced Al–Si based composites produced by powder metallurgy can be effectively optimized in terms of mechanical, tribological, and functional properties.
Benzer Tezler
- Alüminyum/pomza kompozitlerine magnezyum ilavesinin etkisi
Effect of magnesium addition on aluminum/pumice composites
GÜLSÜM ANARAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Makine MühendisliğiVan Yüzüncü Yıl ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TARIK AYDOĞMUŞ
DR. ÖĞR. ÜYESİ FEVZİ KELEN
- Kendiliğinden ilerleyen yüksek sıcaklık sentezi ile tufalden demir esaslı kompozit (Mo2FeB2-Fe) üretimi
Production of iron based composite (Mo2FeB2-Fe) from scale by self propagating high temperature synthesis
BUSE YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CEVAT BORA DERİN
- Otomotiv sektörü için AI-Si-Fe-x alaşımlarının geliştirilmesi
Başlık çevirisi yok
NECİP ÜNLÜ
Doktora
Türkçe
1998
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİYAZİ ERUSLU
- Sıcak pres yöntemiyle magnezyumun alüminyum ve Ni-Cr-Si-Fe-B-C nikel alaşımı ile çift tabakalı kaplanması
In situ aluminum and nickel alloy duplex coating on magnesium by hot pressing
ÖZGE ARARAT
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Metalurji MühendisliğiKocaeli ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUZAFFER ZEREN
- Al-Ti alaşımlarına b-c-n ilavesi ile kompozit tozların in-situ üretimi ve al alaşımlarına tane inceltici olarak uygulanması
In-situ synthesis of Al-Ti alloys composite powders with b-c-n addition and application of grain refinement for al alloys
MESUT ARIKOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Mühendislik BilimleriCumhuriyet ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ALİ ÖZER