Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Lisansüstü Programı - Doktora

Bu koleksiyon için kalıcı URI

Gözat

Son Başvurular

Şimdi gösteriliyor 1 - 5 / 93
  • Öge
    Ergimiş tuz elektrolizi ile metal oksit/sülfürden başlanarak metal ve metal borür sentezi
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2020-01-08) Danyal, Mehmet Barış ; Şireli Kartal, Güldem ; 506052102 ; Metalurji ve Malzeme Mühendisliği ; Metallurgical and Materials Engineering
    Metal borürler sahip olduğu yüksek ergime sıcaklığı, yüksek sertliği, yüksek korozyon ve aşınma dayanımı, iyi kimyasal kararlılık, elektriksel ve termal iletkenliği gibi özellikleri nedeniyle kesici uçlardan, aşındırıcılara, katalizörlerden, kaynak dolgusuna ve sert kaplamalara kadar birçok alanda kullanılmaktadır. Metal borürlerin üretiminde çok farklı yöntemler kullanılabilmesine rağmen endüstrinin ihtiyacına cevap verebilen yüksek saflıkta ve kitlesel üretime izin veren metal borür üretim yöntemleri sınırlıdır. Metal borür üretimi; elementel fazlardan direkt olarak, karbotermik, metalotermik redüksiyon ile oksitli bileşiklerden, gaz fazından hidrojen ile redüklenerek ve ergimiş tuzlar kullanılarak elektrokimyasal olarak yapılabilmektedir. Metal borürlerin üretiminde öne çıkan yaygın yöntem karbotermik ve metalo-termik teknikleri içine alan pirometalurjidir. Pirometalurjik borür üretim yöntemlerinin en büyük dezavantajı yüksek saflıkta, homojen metal borür eldesinin zorluğu ve yüksek sera gazı emisyonudur. Günümüzde çevresel, kontrollü ve daha verimli üretim teknolojilerine geçiş her alanda büyük bir hızla devam etmektedir. Özellikle son yıllarda pirometalurjik üretim yöntemleri üzerindeki sera gazı emisyon baskısının da etkisiyle yüksek sıcaklık metal ve bileşiklerinin üretiminde elektrokimyasal üretim teknikleri öne çıkmaya başlamış ve metal, alaşım üretimleri üzerine yoğun çalışmalar yapılmaktadır. Ergimiş tırtuz elektrolizi (ETE) ile borür sentezi elektrolit bileşeni, sıcaklık, akım yoğunluğu parametreleri değiştirilerek istenilen stokiometri ve formda yapılabilmektedir. Bu tez çalışmasında, çevresel olarak hiçbir zehirli gaz salınımı olmayan ve kararlı oksit esaslı elektrolitlerle nispeten kısa sürelerde, endüstriyel olarak talep edilen kompozisyonlarda geçiş grubu metal borürlerinin (TiB2, Ni3B) elektrokimyasal üretimine yönelik bir proses geliştirilmesi amaçlanmıştır. Oksit esaslı başlangıç malzemelerden oksit esaslı elektrolit kullanımı ile elektrokimyasal olarak borür sentezinde ilk olarak boraksın ana bileşenlerinden sodyumun rolünün belirlenmesi amacıyla; borür yapmayan antimonun, Sb2S3'den boraks elektrolit içerisindeki redüksiyonu gerçekleştirilmiştir. Elektrolit içindeki sodyumun elektrokimyasal redüksiyonu ve metalotermik redüksiyon etkisi metalik antimon ve elektrolit ile arasındaki yoğunluk farkı sayesinde ayrıştırılan NaSbS2 fazının eldesiyle ortaya konmuştur. Katodik akım veriminin incelenmesine yönelik sabit 800 °C sıcaklıkta ve 10 dk'lık sabit deney sürelerinde gerçekleştirilen deneylerde uygulanan akım yoğunluğu ile katodik akım veriminin 600 mA/cm2 akım yoğunluğuna kadar düşük miktarlarda olsa da arttığı, 600 mA/cm2'de % 62 ile en yüksek değere ulaştıktan sonra 800 mA/cm2'de hemen hemen değişmediği görülmüştür. Elektrolitten metal kazanım verimlerindeki değişimin gözlenmesi amacıyla en yüksek akım veriminin elde edildiği 600 mA/cm2 akım yoğunluğunda, 800 °C deney sıcaklığında 10-40 dk elektroliz sürelerinde deneyler sonucunda 40 dk sonunda antimon kazanım verimin % 99'a ulaştığı tespit edilmiştir. Nikel borür endüstride özellikle katalizör, kaynak alaşımı ve deoksidan olarak kullanılan önemli bir metal borürdür. Ni-Ni3B ötektik alaşım yaparak 1087 ºC ergime sıcaklığına kadar inmektedir. Ni3B üretiminde NiO'nun redüksiyon davranışı CaCl2 elektroliti içerisinde 1200 °C sıcaklıkta CV kullanılarak belirlenmiştir. Redüksiyonun tek adımda -0,20 V'da gerçekleştiği görülmüştür. Aynı zamanda bor sağlayıcısı görevi gören boraksın da CaCl2 içerisinde CV analizleri yapılmış ve boraksın redüksiyonun -0,5 V'da başlayan ve -1,2'de sonlanan geniş bir pik vererek gerçekleştiği görülmüştür. Ni2++ 2e-  Ni0 E˚= -0,20 V Teorik incelemeler ve CV sonuçları ile nikel oksitten başlanarak boraks elektrolit içerisinde gerçekleştirilen Ni3B üretiminde Ni ve B'un eş zamanlı gerçekleşen metalotermik ve elektrokimyasal reaksiyonlar sonucu redüklendiği, öncelikli olarak nikelin oluştuğu nikel oksit ile temas halinde elde edilen metalik nikel ile ortaya konulmuştur. Redüklenen nikelin borlanması sonucu oluşan Ni3B intermetaliği ve ardından metalik nikel ile birleşerek Ni-Ni3B oluşmaktadır. Elektrokimyasal ve metalotermik redüksiyon ile eş zamanlı olarak sentezlenen bor, Ni-Ni3B alaşımı içindeki nikeli borlayarak Ni3B intermetaliğine çevirmektedir. Ni3B üretimine akım yoğunluğunun (100-400 mA.cm-2), Ni/B oranın (0,5-2) ve sürenin (15-60 dk) etkisi incelenmiştir. Ağırlıkça 0,5 Ni:B oranın, 30 dk deney süresi ve 400 mA.cm-2 akım yoğunluğu şartlarında % 100 Ni3B intermetaliğinin üretiminin mümkün olduğu görülmüştür. Düşük akım yoğunluğu ve kısa deney sürelerinde Ni-Ni3B alaşımları elde edilirken artan akım yoğunluğuna ve süreye bağlı olarak Ni-Ni3B alaşımında Ni3B oranının arttığı tespit edilmiştir. Başlangıçtaki Ni/B (0,5-2) oranına bağlı artan nikel oranı ile elde edilen Ni-Ni3B alaşımındaki Ni miktarının arttığı görülmüştür. Ni/B oranı 0,5, 200 mA/cm2 akım yoğunluğunda, 1200 °C çalışma sıcaklığında, 60 dakika çalışma süresinde Ni3B intermetaliğine ulaşılmıştır. Deney süresine bağlı hücre potansiyelinde kayda değer bir potansiyel değişimi görülmemiştir. Sahip olduğu yüksek ergime noktası, yüksek sertlik, yüksek aşınma ve korozyon direnci, kimyasal kararlılığı, elektrik iletkenliği, hidroklorik ve hidroflorik gibi asitlere ve ergimiş metallere karşı dayanıklılığı gibi önemli özellikleri nedeniyle TiB2 metal borürlerin en önemlilerindendir. Boraks elektrolit içerisinde yapılan TiB2 üretim çalışmalarında titanyum kaynağı olarak TiO2 kullanılmıştır. İlk olarak elektrolit bileşiminde B/Ti oranı ile Na oranının TiB2 partikülleri ve patikül temizliği üzerine etkisi incelenmiştir. B/Ti oranının artışı, Na oranının artışı ve azalışı ile TiB2 partikül kalınlıklarının arttığı belirlenmiştir. B/Ti oranının artışı ve Na oranının azalışı ile TiB2 patikül temizliğinin zorlaştığı, oksitli kalıntı fazların uzaklaştırılamadığı gözlenmiştir. Elektrolit bileşim deneylerinde optimum sonuçlar elde edilen elektrolit bileşiminde (mol%45 Na2B4O7 + mol%18TiO2 + mol%37NaOH) sabit deney süresinde (20 dk.), TiB2 oluşumuna akım yoğunluğu (100-1000 mA/cm2) ve sıcaklığın (800-1200 ºC) etkisi incelenmiştir. Titanyum ile borun elektrokimyasal redüksiyonu da nikel oksitte olduğu gibi 900 °C sıcaklıkta CaCl2 içerisinde CV ile incelenmiş ve TiO2'in iki adımda redüklendiği belirlenmiştir. Ti4++ e-  Ti3+ E˚= -0,45 V Ti3++ 3e-  Ti0 E˚= -0,8 V XRD ve SEM incelemelerinde çalışılan bütün akım yoğunluklarında TiB2 yapısının elde edildiği belirlenmiştir. Elektron mikroskobu incelemeleri akım yoğunluğunun üretilen TiB2 tanelerinin boyutu üzerinde büyük bir etkisinin olmadığını göstermiştir. Sıcaklığın TiB2 üretimine etkisinin ortaya konulması için yapılan deneylerde 800-1200 ºC sıcaklık aralığında TiB2 sentezi gerçekleştirilmiştir. Hücre potansiyeli 900-1200 ºC arasındaki sıcaklıklarda büyük bir değişiklik göstermeyerek 1,05-1,30 V aralığında değişirken, 800 ºC'da büyük bir artışla 1,80 V'a çıkmıştır. 1000 ºC üzerindeki deneylerde katot titanyum plakanın elektrolit yüzeyinde korozyonu gözlenmiştir. Elektrokimyasal ölçümler ve XRD ve SEM incelemeleri tek fazlı TiB2 oluşumunun, Ni3B üretiminde olduğu gibi Ni2+ ve B3+'nın sıra ile redüksiyonu ile değil de katot yüzeyinde Ti4+ ve B3+'nın ortak redüksiyonu sonucunda gerçekleştiğini göstermiştir. Bu tez kapsamında geliştirilen yöntem, ucuz kimyasallardan faydalanması sebebiyle düşük maliyet ile oldukça hızlı metal borür üretimine olanak sağladığı için çevresel, düşük maliyetli ve yüksek miktarlarda üretime uygun bir metal borür üretim tekniğidir. Bu özellikleri sayesinde endüstrinin ihtiyaçlarını karşılayabilecek, savunma sanayinde ihtiyaç duyulan metal borürlerin milli imkanlarla yerli hammadde ile üretilebilmesine imkan sağlayacak ve son olarak dünyanın bor rezervinin büyük bir kısmına sahip ülkemizin ileri teknoloji metal borürlerin üretiminde öne geçmesini sağlayarak daha yüksek katma değerli ürünleri ihraç eden bir ülke haline gelmesinde önemli bir basamak olacaktır.
  • Öge
    Yerli hammaddelerden hareketle TiB2 esaslı ileri teknoloji seramiklerin üretilmesi
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2014-09-10) Turan, Ahmet ; Yücel, Onuralp ; 506092408 ; Metalurji ve Malzeme Mühendisliği ; Metallurgical and Materials Engineering
    TiB2 (titanyum diborür), yüksek sertlik, mukavemet, elektriksel iletkenlik, ısıl iletkenlik ve kimyasallara ve ergimiş metallere karşı yüksek dirence sahip bir geçiş grubu metal diborürüdür. TiB2'nin egime sıcaklığı 3225 °C civarındadır, yüksek oranda kovalent bağ yapısına ve hekzagonal kristal yapıya sahiptir. TiB2'den üretilmiş farklı şekillerdeki ürünlerin güncel ve başlıca kullanım alanları zırh plakaları, kesici takımlar, alüminyum buharlaştırma kayıkçıkları, aşınmaya dirençli kaplamalar ve alüminyum elektroliz katotlarıdır. Tez çalışması kapsamında, TiB2'nin SHS ile sentezine, karbotermik olarak sentezlenmiş ticari kalite TiB2 tozlarının SPS şartlarının araştırılmasına, SHS ile sentezlenen TiB2 tozlarının basınçsız sinterleme ve SPS ile sinterlenebilirliğine ve ticari kalite TiB2 tozlarından SPS ile PVD hedef malzemelerin üretilip PVD performans testlerinin yapılmasına yönelik deneysel çalışmalar yürütülmüştür.
  • Öge
    Santrifüj pompa fanlarının döküm simülasyonu
    (Fen Bilimleri Enstitüsü, 2014-08-04) Çopur, Murat ; Eruslu, Mehmet Niyazi ; 506862001 ; Metalurji ve Malzeme Mühendisliği ; Metallurgical and Materials Engineering
    Santrifüj pompa fanları, pompaların temel iki karakteristiği olan debi ve basınç üzerinde çok önemli etkiye sahip kritik parçalardır. Günümüzde pompa fanları, hedeflenen debi ve basınç değerlerini sağlayacak şekilde Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) yazılımları kullanılarak tasarlanmaktadır. HAD yazılımları, fan kanatları üstünde akan sıvının basıncını dengeleyecek ve kayıpları minimuma indirecek fan geometrisini tasarlamak için kullanılan yazılımlardır. HAD kullanarak geliştirilen bu tasarımlar, genelde hedeflenen debi ve basınç kriterlerini sağlayan ancak kolay ve ekonomik döküm üretiminden uzak geometrilerdir. Döküm aşamasından önce ise pompa tasarım ve dökümhane mühendisleri, pompa tasarım kriterlerini kaybetmeden, fan döküm ekonomisini daha verimli hale getirecek küçük tasarım değişikleri üzerinde çalışmaktadırlar. Döküm verimini artırıp düşük maliyetli fan üretimini sağlayacak, bu küçük tasarım değişiklerinin, besleyici sayısı ve hacminin bağlı olduğu katılaşma süresi ve düzenini nasıl etkilediğini bilmek önemlidir. Bu sebepten, döküm geometrisi içinde katılaşma konturlarının bilinmesi, doğru besleme yollarının ve besleyici sayısının belirlenmesi için bir gerekliliktir. Katılaşma analizlerinde kullanılan, iki ve üç boyutlu ısı transfer denklemlerinin klasik ısı transfer yaklaşımlarıyla çözülmesinde karşılaşılan problemler, çözümü gittikçe artan bir şekilde daha gelişmiş analizler yapabilen Sonlu Farklar Metodu (SFM), Sonlu Elemanlar Metodu (SEM) ve Sonlu Hacimler Metodu (SHM) gibi sayısal metotlara kaydırmıştır. Bu tezde, AISI 1016, AISI 304 ve AISI 316 çelik döküm santrifüj pompa fanlarının katılaşması, sonlu Hacimler Metodu kullanan Ansys CFX yazılımı kullanılarak modellenmiştir. Bu tezde, AISI 1016, AISI 304 ve AISI 316 çeliklerin yaş kum, üretan ve kabuk kalıp-maça içine yapılan dökümlerinin katılaşması ve devamında soğuması Ansys CFX kullanılarak 3 boyutta modellenmiştir. Fan, kalıp, maça ve soğutucuda izotermal sıcaklık dağılımları elde edilmiştir. Döküm sıcaklığının, soğutucu kullanımının, kalıp yoğunluğunun, değişik kalıp-maça malzemelerinin ve alaşımların katılaşma süresi ve düzenine olan etkilerini analiz edecek genel bir model oluşturulmuştur.
  • Öge
    Hydrothermal growth of ZnO nanowires enhanced characteristic properties
    ( 2020) Tuğral Arslan, Ümüş Hale ; Arslan, Cüneyt ; Baydoğan, Nilgün ; 630212 ; Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bilim Dalı
    Nanoscale materials such as nanotubes and nanowires are of great interest to scientists because of their attractive properties for producing functional nanodevices. One-dimensional semiconductor nanomaterials‚ especially nanowires‚ are one of the best semiconductors and are therefore widely used. This is because of the effects induced by their shapes and sizes on the electrical and optical properties, rendering these materials suitable for use in transparent conductive oxides (TCOs). ZnO is a good candidate both as a semiconductor and as a nanoscale material due to its novel optical and electrical properties. ZnO is a wurtzite nanostructured n-type semiconductor. It has a wide bandgap energy of 3.44 eV, good spectral transmittance, a binding energy of 60 meV at room temperature with a high crystalline quality. Besides, it is both thermally and chemically stable. The attractive properties of ZnO make it useful for many applications such as optoelectronics, sensing devices, solar cells, gas sensors, surface acoustic devices, chemical sensors, UV detectors, light emitting diodes (LEDs), optical waveguides, and nanolasers. Doping of ZnO greatly influences and modifies the basic physical properties of the films, including the electrical, optical, and magnetic properties, due to the dopant characteristics and substitution in ZnO sites. Many studies have reported that aluminum is the most suitable element for increasing the electrical conductivity of the film, which is the property that is most required for many applications. Examples of ZnO nanostructures are nanotubes, nanosheets, nanorods, nanowires, and nanofibers. Our study focuses on the production of ZnO nanowires. The production of ZnO nanowires consists of two steps, seed layer preparation and growth of nanowires on the seed layer. Further, the seed layer can be prepared by using a variety of thin-film deposition techniques such as physical vapor deposition (PVD), chemical vapor deposition (CVD), sol-gel, spray pyrolysis, radio frequency sputtering, and direct-current (DC) sputtering. Several physical, chemical, and electrochemical techniques can be applied to utilize oriented ZnO nanowires. Some of these techniques are catalytic growth via the vapor–liquid–solid epitaxial (VLSE) mechanisms, chemical bath deposition (CBD), radio frequency magnetron sputtering, and the hydrothermal growth method. Hydrothermal growth for nanowire generation and the sol-gel technique for seed layer preparation are the most convenient and economical production methods among all these techniques, because the most of the methods used require special and expensive devices (such as VLS for the production of the nanowires and CVD for production of the seed layer). The main goal of this thesis is to describe the production of ZnO nanowires on Al-doped ZnO seed layers and the improvement of their optical, electrical‚ and structural properties by controlling the production parameters of hydrothermal growth and the seed layer. The production parameters of the seed layer were specified considering the growth of nanowires. The growth of nanowires of suitable shape and size improves their optical, electrical‚ and structural properties on the seed layer with a suitable electrical conductivity at a specific Al concentration (1 at.%). Control of the production parameters (such as the annealing temperature and dopant concentration) of the seed layer considerably improves the structural characteristics of the nanowires. For this purpose, the optimum value of the molarity of the sol-gel solution was specified as 0.5 M, a suitable solution temperature was determined as 60°C, and the duration of the mixing process was defined as 1 h for the synthesis of the seed layer in this thesis. The pre-annealing temperature was set at 200°C, and the various post-annealing temperature values were applied between 400 and 500°C. The Al dopant concentration was determined as 1 at.%. The mechanical performance of the seed layer was investigated to determine a mechanically coherent surface based on adhesion to the substrate. The effect of the hydrothermal solution's molarity, solution temperature, and hydrothermal growth time on the growth of nanowires was investigated in this thesis. The effect of the hydrothermal solution type on the production of nanowires of suitable shape and size was investigated by using zinc acetate (ZA) and zinc nitrate (ZN) solutions. The molarity of the hydrothermal solution was varied between 25 and 45 mM. The increased molarity increased the diameter of the nanowires. The nanowires grown in 35 and 45 mM solution exhibited a flower-like structure due to the aggregation of nanoparticles. The solution temperature and curing time have a significant effect on the morphology and aspect ratio of the nanowires. The solution temperature was varied between 80 and 100°C and the duration of hydrothermal growth was kept between 3 and 7 h in this study. The increased growth temperature has an inverse effect on the diameter, because of the dominant lateral growth at higher temperatures. The diameter increased with the growth time. All nanowires exhibited a transmittance T(%) above 65%, and the maximum transmittance (of 90%) was recorded for nanowires grown in 100°C hydrothermal solution. The hydrothermal growth time and molarity increased as the optical transmittance decreased, due to light scattering from the surface. The electrical conductivity of the nanowires was investigated, and the best conductivity was recorded for nanowires grown at 100°C at a resistivity of 6 × 10−4 ohm.cm. Conductivity is related to crystallinity, which indicates a continuous surface with a dense and abundant nanowire network. In addition, the nanowires grown in ZA solution exhibited better electrical conductivity compared with the nanowires grown in ZN solution.
  • Öge
    B4c ilaveli tzm alaşımlarının spark plazma sinterleme (SPS) yöntemi ile farklı tasarımlarla üretimi ve karakterizasyonu
    ( 2020) Yavaş, Barış ; Göller, Gültekin ; 621934 ; Metalurji ve Malzeme Mühendisliği ; Metallurgical Engineering
    Pure molybdenum (Mo) is one of the most important refractory metals, and it is demanded material for high temperature applications which are required high melting point, good thermal conductivity and low thermal expansion coefficient. Furnace and glass melting components, power semiconductor heat sinks, isothermal forging dies and x-ray targets are the main applications of Mo and Mo-based alloys. In addition, high temperature structural applications in military, aerospace and nuclear industries are the targeted usage areas for Mo-based alloys. Applications of pure Mo are generally limited due its relatively low recrystallization temperature compare to its melting temperature, high ductile-brittle transition temperature and poor mechanical properties at elevated temperature. Mo-based alloys are more suitable than pure Mo for high temperature applications above 1000 °C. Alloying is mostly preferred method for molybdenum to increase the performance during the application. Titanium-Zirconium-Molybdenum (TZM) is one of the most important Mo-based alloys which has a composition containing 0.40–0.55 wt% titanium, 0.06–0.12 wt% zirconium and 0.010–0.040 wt % carbon. The alloying elements in TZM form TiC and ZrC within the grains and at grain boundaries. Thus, they provide solution hardening and particle hardening, and stabilize the wrought grain structure to inhibit recrystallization. Homogeneously dispersed carbides stabilize dislocation array, and increase the thermal energy to cause recovery and recrystallization. While the temperature for 100% recrystallized structure (t = 1 h) is 1100 °C for pure Mo, it reaches to 1400 °C for TZM. Besides the recrystallization temperature higher creep and tensile strength are obtained by TZM at elevated temperature. The main limitation for Mo and Mo-based alloys is poor oxidation resistance above 650 °C. Generally they are exposed to high temperature and oxidizing atmosphere during the possible applications. There is no restriction to use in air or oxidizing atmosphere without any protection below 400 °C. However, mass gain rapidly increases between 400 and 650 °C due to formation of oxidation products such as MoO2 and other oxides (MoOZ), where 2 ≤ z < 3. Formation and rapid vaporization of MoO3 result in heavy mass loss and increase in oxidation rates above 650 °C. Dramatic mass loss will cause catastrophic failure of the structure irreversibly. Oxidation of molybdenum and molybdenum based alloys have been investigated for many years. There are many studies and protection methods tried to protect molybdenum against to oxidation. It is clear that Mo is not suitable to be used in practical applications without protection system in oxidizing atmosphere at elevated temperature. The protection systems applied to Mo and Mo-based alloys can be considered as two groups, mainly alloying and coating. Alloying could provide a formation of protective layer on the surface of base metal during oxidizing conditions. In addition to alloying, studies about protective coatings over TZM mainly focused on the methods such as pack cementation, halide activated pack cementation, chemical vapor deposition, physical vapor deposition, thermal plasma spray coating, vacuum plasma coating, laser surface alloying etc. Production methods for TZM alloy are also restricted due to oxidation problem and high melting point. There are two main methods to produce TZM alloy generally used in the literature. They are vacuum arc remelting (VAR) and powder metallurgy including hot press and hot isostatic press. The common side of these methods is that they are under vacuum or inert gas atmosphere. Desired properties could not be achieved by VAR method in single step due to the formation of segregation. Stirring is not possible during VAR process, so segregation of alloying elements (Ti, Zr and C) is inevitable. Therefore, it is required to crush and re-melt the alloy several times which bring time and energy consuming processes to TZM alloy production. Furthermore, to give the TZM alloy a final shape as a product hot forging or extrusion is needed after VAR process. Grain coarsening is also another drawback for this technique. In this study, spark plasma sintering (SPS) is used as production method. SPS has been utilized both to overcome the difficulties faced in VAR. SPS has been used as a sintering method to densify TZM alloys at relatively lower temperatures for shorter holding times compared to the conventional ones. A pulsed direct current passes through the graphite punch rods and dies simultaneously with a uniaxial pressure to sinter powders or pre-mixed powders in SPS sintering. During the process grain coarsening can be suppressed by rapid heating and the densification of the powders are accelerated at higher temperatures. The process is also occurred under vacuum atmosphere. The main goal of this study is improve the high temperature performance and mechanical properties of TZM alloy. Experimental studies regarding the aim and targets of the thesis are performed by using SPS method. The powder compositions prepared by mainly boron carbide (B4C), silicon (Si) and alumina (Al2O3) additions to premixed TZM powder were molded with three different designs and then sintered. These molding designs, which also constitute the original aspect of the study, can be summarized as follows: I. Varying amount of B4C powders were dispersed into TZM powder, than sintering was occurred with constant pressure (40 MPa) and holding time (5 min). II. TZM powder was molded between B4C powders. Both sintering and boriding process were performed in a single step at constant temperature of 1420 °C in various pressures (40–60 MPa) and holding times (5–15 min) under vacuum. III. TZM powder was molded between B4C-Si or Al2O3-Si powder mixture with various holding times (5-10 min) and constant pressure (40 MPa) Process was performed by spark plasma sintering equipment (SPS-7.40 MK-VII, SPS Syntex Inc). Direct current (12 ms/on, 2 ms/off) was applied during the entire SPS process under vacuum. Temperature was measured by an optical pyrometer (Chino, IR-AH) focused on the surface of the graphite die. Although the sample is exposed to higher temperature, it is not known exactly. The sintering process was controlled by monitoring the shrinkage behavior of the powders rather than the temperature measured by pyrometer. Different types of samples were obtained in all three designs. In the first design, Mo-B and Mo-C based compounds were obtained in the matrix of TZM in addition to TiC and ZrC. Amount of additional phases formed in the matrix changed by amount of B4C addition. In the second design, a Mo-B based layer was formed on the surface of the TZM matrix with varying thicknesses and morphologies. In the third design, B4C-Si and Al2O3-Si powders placed on the top and bottom of TZM powders were not separated from the surface after sintering and sandwich-type samples were obtained in ceramic-metal-ceramic structure. As a result of the optimization studies, the densification behavior of the samples produced in different molding designs and parameters were determined on the withdrawal curves obtained during sintering of the powders. Bulk density of the specimens was determined by Archimedes' method. Phase analyzes of the stuructures formed on the surface or in the matrix of the samples were identified by X-ray diffractometry (XRD; MiniFlex, Rigaku Corp.) in the 2θ range of 10–90° with Cu-Kα radiation (λ=1.54 Å). Vickers hardness measurements were performed from surface or cross section depending on the design in order to investigate the effect of phases formed on the surface orin the matrix of TZM alloy after sintering. Microstructural characterization of the sintered composites were conducted with scanning electron microscopy (FESEM; JSM 7000F, JEOL Ltd.). Energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS; Oxford INCA) was also used to investigate the composition of phases formed after sintering process. In order to determine oxidation behavior which is the most important part of the thesis, oxidation tests were carried out at different temperatures (600-1000 °C) in air atmosphere. Prepared samples were placed into alumina crucible and put in a laboratory muffle furnace after the surface areas were measured to calculate mass change in mg/cm2. In addition, flame tests under dynamic conditions have been performed to simulate the conditions in potential uses. Aa a conclusion, three different designs for sample production have been studied in order to increase the performance of TZM alloy especially during the use of oxidation resistance. Before starting the experimental studies, possible reactions and products were calculated thermodynamically by FactSage© software. After the sample productions, the phases determined by the phase analyzes were consistent with the thermodynamic data calculated before experimental studies. When examined in terms of mechanical properties, composite samples produced with B4C, Si and Al2O3 additives had higher hardness values than monolithic TZM. According to the results of the oxidation tests which constitute the most important part of the study, all three designs contributed to increase the oxidation resistance. The results of the dynamic flame test also showed that the samples produced could operate under conditions of similar difficulty in practice.