In-situ synthesis of MAB phases by spark plasma sintering and chemical exfoliation to 2D MBenes
MAB fazlarının spark plazma sınterleme ile yerınde sentezi ve 2B MBenes fazlarına kimyasal eksfoliasyonu
- Tez No: 841843
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ERHAN AYAS
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Seramik Mühendisliği, Metalurji Mühendisliği, Ceramic Engineering, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Seramik kompozitler, Ceramic composites
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Eskişehir Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tezde, MAB fazlarının SPS yöntemi ile sentezlenmesi ve sentezlenen tabakalı MAB fazlarının kimyasal olarak dağlanması ile iki boyutlu MBenes fazlarının elde edilmesi raporlanmıştır. İlk olarak 2B MoB ve CrB için öncül faz olan sırasıyla MoAlB ve Cr2AlB2 sentezlenmiştir. MoAlB çeşitli konsantrasyonlarda NaOH veya LiF+HCl solüsyonu ile eksfoliye edilmiştir. Cr2AlB2 ise çeşitli molaritelerde HCl ve NaOH ile tabakalarına ayrıştırılmıştır. Elde edilen 2B MBene fazlarının kompozisyon ve mikroyapıları XRD, SEM, ve EDS ile incelenmiştir. Saf ve yüksek yoğunlukta MoAlB'nin üretim parametreleri (1300℃, 30 MPa, 10 dak) belirlenmiştir. Dahası, MoAlB'nin sertlik, kırılma tokluğu ve oksidasyon direnci Si katkılı MoAlB katı çözeltisi ve SiC takviyeli MoAlB kompoziti üretilerek iyileştirilmiştir. En yüksek sertlik ve kırılma tokluğu sırasıyla 12.39 GPa ve 7.38 MPa.m1/2 ile MoAlB-SiC kompozitinde elde edilmiştir. SiC takviyesi ile MoAlB'de tane büyümesi engellenmiştir. Ek olarak, SiC partikülleri çatlak ilerleyişi sırasında çatlak yön değiştirme mekanizması ile çatlağın enerjisini sönümlemiştir. Ayrıca, literatürde ilk kez elektriksel ve termal iletkenlikleri de incelenmiştir. Daha sonra M elementinin ikamesi ile oluşturulan MoWAlB, MoCrAlB, ve MoWCrAlB katı çözeltileri ile MoAlB'nin sertlik, kırılma tokluğu ve oksidsayon direncinin yükseldiği tayin edilmiştir. Katı çözelti ile tane büyümesinin engellenmesiyle mekanik özelliklerin iyileştiği görülmüştür.Bbu davranışlar yapı-özellik ilişkisi kurularak açıklanmıştır. Cr2AlB2 ve Cr3AlB4 fazları literatürde ilk kez bu çalışmada SPS ile sentezlenmişlerdir. Cr2AlB2 oluşumu sırasında etki eden başlangıç tozları, fazlaca Al miktarı, sıcaklık, basınç, ve bekleme süresi gibi değişkenler optimize edilerek en ideal parametreler belirlenmiştir. Cr3AlB4 için de farklı sıcaklıklarda sentez yapılarak uygun sıcaklık aralıkları belirlenmiştir.
Özet (Çeviri)
This thesis reports synthesis of MAB phases by SPS and obtaining two-dimensional MBenes by chemical etching of layered MAB phases. Firstly, MoAlB and Cr2AlB2 were synthesized as precursor phases for 2D MoB and CrB, respectively. MoAlB was exfoliated with NaOH at various concentrations or LiF+HCl solution. Cr2AlB2 was delaminated with HCl at various molarities and NaOH. XRD, SEM, and EDS analyzed composition and microstructures of 2D MBene phases. The production parameters of pure and high-density MoAlB (1300℃, 30 MPa, 10 min) were determined. Moreover, the hardness, fracture toughness, and oxidation resistance of MoAlB were improved by Si-doped MoAlB solid solution and SiC-reinforced MoAlB composite. The highest hardness and fracture toughness were obtained in MoAlB-SiC composite with 12.39 GPa and 7.38 MPa.m1/2, respectively. Grain growth in MoAlB was inhibited by SiC reinforcement. Moreover, SiC particles quench crack energy during crack propagation through crack deflection mechanism. Their electrical and thermal conductivities were also investigated for the first time in the literature. The hardness, fracture toughness, and oxidation resistance of MoAlB were also increased with MoWAlB, MoCrAlB, and MoWCrAlB solid solutions. Inhibition of grain growth by solid solution improved the mechanical properties. These behaviors are explained in detail by establishing structure-property relationships. Cr2AlB2 and Cr3AlB4 phases were synthesized by SPS for the first time in the literature. Starting powders, excess Al, temperature, pressure, and dwell time were optimized to determine the optimum parameters for forming Cr2AlB2. For Cr3AlB4, suitable temperature ranges were determined by synthesizing at different temperatures.
Benzer Tezler
- Synthesis of 3-in-1 type co-coreshell reinforcer-toughener-compatibilizer for rigid matrices via grafting approach
Aşılama yaklaşımıyla sert matrisler için eş çekirdek kabuk yapısında, üçü bir arada güçlendirici-toklaştırıcı-uyumlaştırıcı sentezi
SERAP BAŞKIR
- Birleşik tiyofen temelli bileşiklerin klik reaksiyonu ile polimerleştirilmesi, elektronik ve optoelektronik özelliklerinin araştırılması ve uygulamaları
Polymerization of fused thiophene based compounds via cli̇k reaction, researching of their electronic, optoelectronic properties and their applications
ALİ BUYRUK
- In situ synthesis of oil based polymer composites containing silver nanoparticles
Nano gümüş partikülleri içeren yağ bazlı polimer kompozitlerin sentezi
OSMAN EKSİK
Doktora
İngilizce
2009
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. A. TUNCER ERCİYES
- In-situ synthesis of au, ag, mno and fe2o3 nanoparticles with thioxanthone-anthracene and investigation of the efficiency of photoinitiator
Au, ag, mno ve fe2o3 nano parçacıklarının tiyokzanton antrasen foto başlatıcısı beraberinde ın-situ olarak hazırlanması ve başlatıcının etkinliğinin incelenmesi
UĞUR BAYRAK
- Synthesis of liquid crystalline copolyesters with low melting temperature for in situ composite applications
In sıtu kompozit uygulamaları için düşük sıcaklıkta eriyebilen sıvı kristal kopoliesterlerin sentezi
SELAHATTİN ERDOĞAN
Doktora
İngilizce
2011
Bilim ve TeknolojiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Bölümü
PROF. DR. ERDAL BAYRAMLI
