Magnezyum esaslı karbon nanotüp ve seryum takviyeli nanokompozit malzeme geliştirilmesi ve özelliklerinin araştırılması
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Erciyes Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2015
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: FATMA NAZLI SARI
Danışman: Mehmet Baki Karamış
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Magnezyum alaşımları konstrüksiyon malzemesi olarak kullanılan metalik malzemeler içerisinde düşük yoğunluğa sahip olması sebebiyle endüstriyel uygulamalarda tercih edilen bir malzemedir. Fakat yorulma ve sürünme dirençleri, korozyon dayanımı ise geliştirilmesi gereken özellikleridir. Bu sebeple magnezyum alaşımlarının özelliklerinin iyileştirilmesi için uygulanan imalat yöntemlerinden birisi de magnezyum esaslı kompozit malzeme üretilmesidir. Magnezyum matrisli karbon nanotüp takviyeli kompozit malzemeler ile ilgili literatürde çalışmalar olduğu görülmektedir. Ancak yapılan çalışmalarda nadir toprak elementleri ise magnezyuma sadece alaşım olarak ilave edilmiştir. Bu çalışma sonuçları incelendiğinde ikili takviye elemanlarının etkisini anlama yönünden literatürde az sayıda çalışma olduğu görülmektedir. Bu alanda çalışma yapılmasına ihtiyaç bulunduğu anlaşılarak tez konusunun araştırma alanları belirlenmiştir. Bu tez çalışmasında AZ41 magnezyum alaşımı (MA) tozu farklı oranlarda çok duvarlı karbon nano tüp (KNT) ve nadir toprak elementi seryum (Ce) ile takviyelendirilerek hibrit kompozit numuneler imal edilmiştir. Karışım tasarımı yöntemi ile karışım oranları belirlenerek imal edilen kompozit malzemenin bazı özellikleri incelenmiştir. Tez çalışması kapsamında KNTleri karıştırma yönteminin homojenliğe etkileri deneysel olarak araştırılmıştır. Literatürdeki yöntemlere uygun olarak ön denemeler neticesinde en uygun karıştırma yöntemi belirlenmiştir. İmalatı yapılan kompozitlerde AZ41 (266 μm ) matris, takviye malzemesi olarak KNT (5-20 nm dış çap ve 1 - >10 μm uzunluk) ve nadir toprak elementi seryum (< 44 μm) kullanılmıştır Isopropil alkol (IPA) içerisine her bir numune için belirlenen oranda KNT miktarı ultrasonik karıştırma yöntemi ile karıştırılarak magnezyum alaşımı ilave edilerek mekanik karıştırmadan sonra döner evaporatörde buharlaştırma işlemi yapılarak ısıtma fırınında 1 saat süreyle kurutulmuştur. Kurutulan karışıma atmosbag içerisinde argon atmosferinde Ce ilave edilerek üç boyutlu karıştırma sistemi ile karıştırılmıştır. Farklı karışım oranlarında imalatı gerçekleştirilen kompozitler çubuk formunda ekstrüze edilerek kompozit numunelerin içyapıları taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve geçirimli elektron mikroskobu (TEM) ile incelenmiştir. Numunelerin sertlik, yoğunluk ve gözeneklilik değerleri ölçülmüştür. Mekanik özelliklerinin incelenmesi aşamasında da üretilen numunelerin yorulma ve çekme testleri yapılmıştır. Aşınma testleri ile aşınma karakterizasyonu incelenmiştir. Aşınma testleri farklı ortam, hız ve sıcaklıklarda yapılmıştır. İmalatı gerçekleştirilen malzemelerin özelliklerinin incelenerek elde edilen sonuçların değerlendirilmesiyle KNT takviyesinin karıştırılması işleminin kompozit malzeme özelliklerini önemli derecede etkilediği anlaşılmıştır. KNT ve Ce takviyesinin bazı oranlarda kimyasal malzeme etkileşimlerinden dolayı malzeme özelliklerine olumsuz etkilerde de bulunduğu görülmüştür.