LEE- Malzeme Bilimi ve Mühendisliği-Yüksek Lisans

Bu koleksiyon için kalıcı URI

http://hdl.handle.net/11527/19376

Gözat

Yazar "Ağaoğulları, Duygu" ile LEE- Malzeme Bilimi ve Mühendisliği-Yüksek Lisans'a göz atma
  • Öge
    Vanadyum ve niyobyum karbür/oksit partikül takviyeli alüminyum metal matriks kompozitlerin toz metalurjisi yöntemleriyle üretimi ve karakterizasyonu
    (İTÜ Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2025) Korkman, Melike ; Ağaoğulları, Duygu ; 521211018 ; Malzeme Bilimi ve Mühendisliği
    Mühendislik uygulamalarında kullanılan malzemeler; metaller, seramikler, polimerler ve kompozitler olmak üzere dört ana gruba ayrılmaktadır. Bu malzemeler, fiziksel ve kimyasal özelliklerine bağlı olarak farklı endüstriyel uygulama alanlarında kullanılır. Metaller, yüksek mukavemet ve süneklik gerektiren uygulamalarda; seramikler, yüksek sıcaklık ve aşınma direnci istenen ortamlarda; polimerler ise hafiflik ve kolay şekillendirilebilirlik avantajları sayesinde geniş bir kullanım alanına sahiptir. Farklı özelliklerin bir araya getirilmesini sağlayan malzeme türü ise kompozitlerdir. Kompozit malzemeler, en az iki farklı fazın birleşimiyle oluşan ve üstün özellikler sergileyen mühendislik malzemeleridir. Bu fazlardan biri sürekli olan matriks faz, diğeri ise takviye fazıdır. Takviye faz, genellikle parçacık, kısa lif, uzun lif ya da tabaka şeklinde olabilir. Matriks malzeme yük taşıyıcı görev üstlenirken, takviye faz ise kompozitin mukavemetini, sertliğini ve aşınma direncini artırmaktadır. Metal matriks kompozitler (MMK), matriks fazı olarak metal veya metal alaşımı kullanılan ve genellikle seramik içerikli takviyelerle güçlendirilen kompozitlerdir. MMK'lar, yüksek mukavemet, iyi aşınma direnci, yüksek sıcaklık dayanımı ve düşük yoğunluk gibi avantajları sayesinde havacılık, otomotiv ve savunma sanayii başta olmak üzere birçok alanda tercih edilmektedir. Özellikle alüminyum esaslı metal matriks kompozitler (AMMK), hafiflik, yüksek özgül mukavemet ve korozyon direnci gibi özellikleri ile ön plana çıkmaktadır. Ancak geleneksel alüminyum alaşımları, ileri mühendislik uygulamaları için yeterli mekanik ve tribolojik özellikleri sağlayamamaktadır. Bu nedenle, SiC, B4C, Al2O3, NbC ve VC gibi sert seramik fazların alüminyum matriksine ilavesi, kompozitlerin performansını artırmak amacıyla sıkça başvurulan bir yöntemdir. Bu takviyeler, kompozitin mikroyapısını, yoğunluğunu, sertliğini ve aşınma davranışını doğrudan etkilemektedir. Bu çalışmada, toz metalurjisi yöntemi ile vanadyum karbür-oksit (VKO) ve niyobyum karbür-oksit (NKO) takviyeli alüminyum esaslı metal matriks kompozitler sentezlenmiştir. Çalışmanın ilk aşamasında, elementel haldeki vanadyum (V) ve niyobyum (Nb) tozları, grafit (C) ile belirli oranlarda karıştırılarak farklı sürelerde (15 dk, 30 dk, 1 sa) mekanik alaşımlamaya tabi tutulmuş ve ardından 900 °C'de 3 sa tavlanmıştır. Elde edilen VKO ve NKO takviyelerine XRD, partikül boyut analizi, yoğunluk ve SEM incelemeleri uygulanarak yapısal özellikleri belirlenmiştir. Elde edilen verilere göre, 1 sa mekanik alaşımlama ile hazırlanan takviye tozları en uygun mikroyapısal özellikleri göstermiştir. İkinci aşamada ise, elde edilen VKO ve NKO tozları, ağ. %2, %5, %10 ve %15 oranlarında saf alüminyum ile karıştırılarak 4 sa boyunca yüksek enerjili öğütücüde öğütülmüştür. Hazırlanan toz karışımları, tek eksenli presleme ile kompakt hale getirilmiş, bağlayıcı giderme sonrası soğuk izostatik presleme ile nihai forma gelen numuneler 600 °C'de sinterlenmiştir. Üretilen numuneler üzerinden Arşimet yoğunluk ölçümleri, Vickers sertlik testleri ve kuru kayma aşınma testleri gerçekleştirilmiştir. Sonuçlar incelendiğinde, %10 VKO takviyeli numunenin 2.21 GPa ile en yüksek sertlik değerine sahip olduğu görülmüştür. NKO takviyesi açısından ise en iyi sonuç %15 takviye oranında 1.39 GPa sertlik değeri ile elde edilmiştir. Aşınma testlerinde de benzer şekilde, %10 VKO ve %15 NKO içeren kompozitlerin en düşük aşınma hacim kaybına sahip olduğu belirlenmiştir. Bu tez çalışmasının sonucunda, VKO ve NKO takviyelerinin AMMK'lerin mekanik ve tribolojik özelliklerini olumlu yönde geliştirdiği tespit edilmiştir. Ayrıca optimum takviye oranlarının VKO için %10, NKO için ise %15 olduğu sonucuna ulaşılmıştır. Bu tür kompozitler, yüksek performans gerektiren yapısal uygulamalarda alternatif bir malzeme çözümü sunmaktadır.