Bor nitrür ve mxene katkılı alüminyum 7075 matrisli kompozitlerin mekanik ve tribolojik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of mechanical and tribological properties of boron nitride and mxene doped aluminium 7075 matrix composites
- Tez No: 890587
- Danışmanlar: PROF. DR. İSMAİL ESEN, DOÇ. DR. SAFA POLAT
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Alüminyum matrisli kompozitler, Aluminum matrix composites
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Karabük Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kalite Yönetimi Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmada, alüminyum alaşımlarının düşük sertlik ve yüksek yapışma eğilimi gibi zayıf tribolojik özelliklerini iyileştirmek amacıyla BN ve MXene (Ti3C2Tx) ile güçlendirilmiş AA7075 matrisli kompozitler geliştirilmiştir. Üretilen kompozitlerin karakterizasyonu yapıldıktan sonra mekanik, tribolojik, korozyon ve işlenebilirlik özellikleri incelenmiştir. İşlenebilirlik testleri, özel tasarlanmış ve üretilmiş bir dinamometre kullanılarak hızlı ve düşük maliyetli bir şekilde gerçekleştirilmiştir. Kompozit üretimleri, toz metalurjisi yöntemiyle, BN ve MXene takviyeleri hem birlikte hem de ayrı ayrı farklı oranlarda eklenerek gerçekleştirilmiştir. Takviyeler matrise %2 ve %5 oranlarında eklenmiş, ayrıca %2 oranında her iki takviyenin bir araya getirilmesiyle sinerjik bir etki oluşturulmuştur. MXene malzemesi (Ti3C2Tx), MAX (Ti3AlC2) fazından Al tabakasının delaminasyonu ile sentezlenmiştir. Kompozitlerin karakterizasyonu için yoğunluk ve porozite ölçümleri yapılmış, ardından XRD ve SEM analizleri gerçekleştirilmiştir. Mekanik özelliklerin belirlenmesi için sertlik, basma, aşınma ve delik delme testleri uygulanmıştır. Mekanik testler sonucunda, %5 BN takviyesi ile %174, %5 MXene takviyesi ile %54 ve %2 BN + %2 MXene takviyesi ile %179 sertlik artışı gözlemlenmiştir. Aşınma testlerinde, %5 BN takviyesi spesifik aşınma oranını %48, %5 MXene takviyesi %42 ve her iki takviyenin %2 oranında eklenmesi %34 azaltmıştır. BN numunesinde ağırlıklı olarak adhezif aşınma gözlenirken, MXene numunesinde abrazif aşınma yoğunluğu dikkat çekmiştir. Ayrıca, MXene takviyesinin matriste daha fazla oksidasyon ve deformasyona neden olduğu tespit edilmiştir. Korozyon testlerinde, %5 BN takviyeli numune en yüksek korozyon direncine sahipken, %5 MXene takviyeli numune en düşük korozyon direncini göstermiştir. %2 BN + %2 MXene kombinasyonu ise saf numuneye kıyasla nispeten daha düşük bir korozyon direnci sergilemiştir. Sonuç olarak, BN takviyesinin korozyon direncini artırdığı ve aşınma oranını azalttığı, MXene'nin ise mekanik özelliklere olumlu etkisi olmakla birlikte korozyon direncini azalttığı belirlenmiştir. Bu çalışma, yenilikçi yağlayıcı partikül takviyelerinin alüminyum matrisli kompozitlerin özelliklerine etkilerini anlamada önemli bilgiler sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
In this study, AA7075 matrix composites reinforced with BN and MXene (Ti3C2Tx) were developed to improve the poor tribological properties of aluminum alloys, such as low hardness and high adhesion tendency. The composites were characterized and their mechanical, tribological, corrosion and machinability properties were investigated. The machinability tests were carried out quickly and cost-effectively using a specially designed and manufactured dynamometer. Composite fabrication was carried out by powder metallurgy method, with BN and MXene reinforcements added both together and separately at different ratios. The reinforcements were added to the matrix at 2% and 5%, and a synergistic effect was created by combining both reinforcements at 2%. MXene material (Ti3C2Tx) was synthesized by delamination of the Al layer from the MAX (Ti3AlC2) phase. For the characterization of the composites, density and porosity measurements were performed, followed by XRD and SEM analyses. Hardness, compression, abrasion and hole drilling tests were performed to determine the mechanical properties. As a result of mechanical tests, 174% hardness increase was observed with 5% BN reinforcement, 54% with 5% MXene reinforcement and 179% with 2% BN + 2% MXene reinforcement. In wear tests, 5% BN reinforcement reduced the specific wear rate by 48%, 5% MXene reinforcement by 42% and 2% addition of both reinforcements by 34%. The BN specimen showed predominantly adhesive wear, while the MXene specimen showed abrasive wear intensity. It was also found that MXene reinforcement caused more oxidation and deformation in the matrix. In corrosion tests, the 5% BN reinforced sample had the highest corrosion resistance, while the 5% MXene reinforced sample showed the lowest corrosion resistance. The combination of 2% BN + 2% MXene exhibited a relatively lower corrosion resistance compared to the pure sample. As a result, it was determined that BN reinforcement increased corrosion resistance and reduced wear rate, while MXene had a positive effect on mechanical properties but decreased corrosion resistance. This study provides important information in understanding the effects of innovative lubricant particle reinforcements on the properties of aluminum matrix composites.
Benzer Tezler
- Synthesis and characterization of two-dimensional nano-layered ternary transition metal carbide and boride (MAX/MAB) phases
İki boyutlu nano-tabakalı üçlü geçiş metali karbür ve borür (MAX/MAB) fazlarının sentezi ve karakterizasyonu
BERK ŞENYURT
Doktora
İngilizce
2025
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DUYGU AĞAOĞULLARI
DOÇ. DR. NAZLI AKÇAMLI KAYA
- Bor nitrür-silisyum karbür kompozitlerin sentezi ve özelliklerinin araştırılması
Synthesis of boron nitride- silicon carbide composites and investigation of its properties
ZUHAL YILMAZ
Doktora
Türkçe
2017
Mühendislik BilimleriAnadolu ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURAN AY
- Bor Nitrür (BN) ince film ara katmanlar üzerine üretilen yüksek performanslı elektronik uygulamaların geliştirilmesi ve özelliklerinin incelenmesi
Investigation and development of BN interlayer thin film for application in high-performance electronics
REZA MOHAMMADIGHAREHBAGH
Doktora
Türkçe
2023
Fizik ve Fizik MühendisliğiEskişehir Osmangazi ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SUAT PAT
- Bor nitrür (BN) ve tungsten karbür (WC) dolgulu epoksi reçine kompozitlerin radyasyon geçirgenliği, termal özellikleri ve mekanik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of radiation permeability, thermal properties and mechanical properties of boron nitride (BN) and tungsten carbide (WC) filled epoxy resin composites
RAZİYE AKSOY
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Mühendislik Bilimleriİzmir Katip Çelebi ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. NUSRET KAYA
- Bor nitrür ve borik asit kompoziti ile kaplı plakların kırık iyileşmesi üzerine etkisi: Histopatolojik, moleküler ve radyolojik inceleme (deneysel çalışma)
Effect of plaques coated with boron nitride and boric acid composite on fracture healing: Histopathological, molecular and radiological examination (experimental study)
ENES ERDİ KAPUKAYA
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2024
Ortopedi ve TravmatolojiBozok ÜniversitesiOrtopedi ve Travmatoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT KORKMAZ