ZİRKONYA VE GRAFEN TAKVİYELİ AL6061 ESASLI KOMPOZİTLERİN ÜRETİMİ VE KARAKTERİZASYONU
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Ondokuz Mayıs Üniversitesi, Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Makine Mühendisliği Anabilim Dalı, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2025
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: RANA ŞEVVAL SOYDEMİRCİ
Danışman: Mahmut Can Şenel
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Bu araştırmada, alüminyum matrise zirkonya (ZrO2) ve grafen nanotabaka eklemesinin kompozitlerin mikroyapıları, mekanik (yoğunluk, gözeneklilik oranı, sertlik) ve tribolojik özellikleri (kütle kaybı, aşınma oranı) üzerindeki etkisi incelenmiştir. Toz metalürjisi ve indüksiyonla sıcak presleme yöntemleri kullanılarak, Al6061-ZrO2 ve Al6061-ZrO2-Grafen kompozitlerinin üretimi gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmada, takviye oranının ve ısıl işlem türünün (sinterleme, indüksiyonla ısıl işlem) kompozitlerin mikroyapıları, mekanik ve tribolojik özellikleri üzerine etkileri ayrıntılı şekilde incelenmiştir. Mekanik ve tribolojik testler sonucunda; Al6061-ZrO2 kompozitlerinde, en yüksek deneysel yoğunluk (2,71 g/cm³) ve sertlik (157±2 HV) sinterlenmiş ve indüksiyonla sıcak preslenmiş %4 ZrO2 içeren kompozitlerde elde edilmiştir. Bu kompozitler ayrıca en düşük kütle kaybı (0,0047 g) ve aşınma oranı (6,39x10⁻⁷ mm³/Nm) değerlerine de sahip olmuştur. Fakat, %5 ZrO2 takviyesinde nanopartiküllerin mikroyapıda topaklanması nedeniyle mekanik ve tribolojik özelliklerde bir azalma gözlemlenmiştir. %1, 2, 3, 4 ZrO2 katkılı Al6061 esaslı kompozitlere yönelik yapılan SEM analizleri, ZrO2 nanopartiküllerinin mikroyapıda homojene yakın bir biçimde dağılmış olduğunu göstermektedir. XRD analizleri ise mikroyapıda istenmeyen ikincil fazların bulunmadığını ortaya koymuştur. Al6061-%4ZrO2-Grafen hibrit kompozitlerin SEM analizlerinde, grafen ve ZrO2 nanopartiküllerinin tane sınırlarında yerleştiği gözlemlenmiştir. Bu durum, sinterleme ve indüksiyonla ısıl işlem sırasında aşırı tane büyümesini engelleyerek mekanik özelliklerin iyileşmesini desteklemektedir. XRD örgü desenlerinde ise büyük ölçüde alüminyum ve ZrO2 pikleri tespit edilmiştir. Al6061-%4ZrO2-Grafen hibrit kompozitlerinde en yüksek deneysel yoğunluk (2,72 g/cm³) ve sertlik (162±2 HV) sinterlenmiş ve indüksiyonla sıcak preslenmiş Al6061-%4ZrO2-%0,15Grafen kompozitlerinde elde edilmiştir. Aşınma testleri sonucunda, en düşük kütle kaybı (0,0042 g) ve aşınma oranı (6,17x10⁻⁷ mm³/Nm), 10 N yük altında sinterlenmiş ve indüksiyonla sıcak preslenmiş Al6061-%4ZrO2-%0,15Grafen hibrit kompozitlerinde elde edilmiştir. Grafen katkı oranı arttıkça elde edilen örneklerin mikroyapısında grafen nanopartiküllerinin topaklandığı ve mekanik ile tribolojik özellikleri olumsuz yönde etkilediği gözlemlenmiştir. Ayrıca, sinterleme ve indüksiyonla sıcak presleme gibi ısıl işlemlerin, malzemenin mekanik ve tribolojik özelliklerini iyileştirdiği doğrulanmıştır. Anahtar Sözcükler: Toz Metalürjisi, Al6061, Zirkonya, Grafen