Al-ZrO2-grafen ve Al-SiO2-grafen hibrit kompozitlerin mekanik, tribolojik özelliklerinin ve mikroyapısının incelenmesi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Ondokuz Mayıs Üniversitesi, Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Makine Mühendisliği Anabilim Dalı, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2022
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: Muzaffer ÜSTÜN
Danışman: Mahmut Can Şenel
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Bu çalışmada, Al-SiO2, Al-ZrO2, Al-SiO2-grafen ve Al-ZrO2-grafen kompozitler toz metalürjisi yöntemiyle üretilmiştir. Alüminyum matris içerisine SiO2 (ağırlıkça %1, 3, 6, 9), ZrO2 (ağırlıkça %1, 3, 6, 9, 12) ve grafen (ağırlıkça %0,15, 0,30, 0,45) katkısının kompozitlerin mekanik (yoğunluk, gözeneklilik oranı sertlik, basma dayanımı), tribolojik (kütle kaybı aşınma oranı, sürtünme katsayısı) özelliklerine ve mikroyapısına olan etkileri incelenmiştir. Al-SiO2 kompozit numunelere uygulanan mekanik ve tribolojik test sonuçlarına göre; en iyi mekanik özellikler ile minimum aşınmanın Al-%6SiO2 kompozit yapıda elde edildiği belirlenmiştir. Grafen katkısının etkisini belirlemek amacıyla Al-%6SiO2 yapıya ağırlıkça %0,15, 0,30 ve 0,45 oranlarında grafen eklenerek Al-%6SiO2-grafen hibrit kompozitler üretilmiştir. Üretilen kompozitlere uygulanan testler neticesinde; en yüksek deneysel yoğunluk (2,66 g/cm3), Vickers sertliği (61,8±1,5 HV), basma dayanımı (390,4 MPa) ile en düşük aşınma oranı (2,9×10-3 mm3/(Nm)), kütle kaybı (10 mg) ve sürtünme katsayısı (0,21) Al-%6SiO2-%0,15grafen kompozit yapıda elde edilmiştir. Artan grafen katkı oranıyla mekanik ve tribolojik özelliklerin kötüleştiği belirlenmiştir. Bu durum, taramalı elektron mikroskobuyla gerçekleştirilen kırık yüzey mikroyapı incelemeleriyle de doğrulanmıştır. Al-ZrO2 kompozit numunelere uygulanan mekanik ve tribolojik testler neticesinde; maksimum deneysel yoğunluk, Vickers sertliği, basma dayanımı ile en düşük aşınma oranı, kütle kaybı ve sürtünme katsayısı Al-%9ZrO2 kompozitte elde edilmiştir. Al-%9ZrO2 yapı içerisine ağırlıkça %0,15, 0,30, 0,45 katkı oranlarında grafen eklenerek Al-%9ZrO2-grafen hibrit kompozitler üretilmiştir. Üretilen kompozitlere uygulanan testler neticesinde; en iyi mekanik özellikler (yoğunluk: 2,86 g/cm3, sertlik: 75±2 HV, basma dayanımı: 490 MPa) ve tribolojik özellikler (kütle kaybı: 11 mg, aşınma oranı: 3,1x 10-3 mm3/(Nm), sürtünme katsayısı: 0,15) Al-%9ZrO2-%0,15grafen kompozit yapıda elde edilmiştir. Kompozit yapı içerisinde artan grafen takviyesiyle grafenin topaklanma eğilimine girdiği ve bu durumun da mekanik özellikleri olumsuz yönde etkilediği tespit edilmiştir. Anahtar Kelimeler: Alüminyum, Grafen, ZrO2, SiO2, Toz Metalürjisi, Metal Matrisli Kompozit