Volfram Esaslı Bileşiklerin, Kompozitlerin Ve De Hibrit Malzemelerin Üretilmesi, Geliştirilmesi Ve Karakterizasyonu

Abstract

Bu doktora çalışması, üç farklı volfram esaslı malzeme sistemi üzerine odaklanmıştır. İlk olarak WxBy tozları, WO2.72, B2O3 ve de redükleyici olarak Mg tozlarının kullanılması ile literatürde ilk defa mekanik alaşımlama yöntemiyle üretilmiştir. Bu çalışmalarda, W2B + WB toz karışımları ve de en önemlisi saf halde W2B5 tozları başarıyla üretilmiş ve de karakterizasyonları için kapsamlı bir X-ışınları çalışması gerçekleştirilmiştir. İkinci olarak, WO2 nanotozları ilk defa yazar tarafından geliştirilmiş yeni bir sulu çözelti yöntemiyle üretilmiştir. Bunu takiben, üretilmiş olan nanotozlar farklı sıcaklıklarda tavlanarak nanoçubuklar ve nanoteller geliştirilmiştir. Artan tavlama sıcaklığı ile bu çubukların çapları değişmezken, boylarının birkaç yüz nanometreden birkaç on mikrometreye kadar uzadıkları gözlemlenmiştir. Bunların yanında sistemin bir diğer orijinalliği de yine bu çalışmada üretilen KNT’ler kullanılarak çeşitli volfram oksit/KNT hibrit malzemelerin üretilmiş olmasıdır. Son olarak, mekanik alaşımlama yöntemi ile üretilen VC ve ZrC takviyeli W-Mn matrisli kompozit sistemi yine bu çalışmada ilk defa incelenmiştir. Bunun sonucunda, artan mekanik alaşımlama süresi ve de Mn miktarının üretilen kompozitin mikroyapı ve mekanik özelliklerini önemli ölçüde geliştirdiği gözlemlenmiştir. Sonuç olarak, bu çalışma farklı volfram borür tozlarının mekanik alaşımlamayla, WO2 nanoyapıların ve KNT hibrit malzemelerinin yeni geliştirilmiş bir sulu çözelti yöntemiyle ve de W-Mn matrisli kompozitlerin mekanik alaşımlama ve de geleneksel sinterleme yöntemleriyle üretilmeleri konularında ilk bilimsel verileri sergilemektedir.

This dissertation work concentrated on three different W-based material systems, their production and characterization. First, WxBy were produced via mechanical alloying of WO2.72 and B2O3 powders for the first time in the literature. Mg was used as the reducing agent. In these studies, mixtures of different tungsten boride powders (W2B, WB and W2B5) and, most importantly, pure ditungsten pentaboride (W2B5) powders were successfully synthesized and, for characterization, a comprehensive X-ray diffraction study was carried out. Second, WO2 nanoparticles were produced by a novel water assisted method developed by the author for the first time. Following this, nanorods and nanowires were developed from these nanoparticles via annealing at different temperatures. With increasing temperature, the lengths of these nanorods increased form several hundreds of nanometers up to several tens of micrometers, although the diameters remained unchanged. Another originality of this system was that self-prepared CNTs were used to produce tungsten oxide/CNT hybrid materials/composites. Finally, VC and/or ZrC reinforced W-Mn matrix composites produced via mechanical alloying was investigated in this work for the first time. As a result, it was observed that increasing manganese amount and the mechanical alloying duration significantly improved the microstructural and mechanical properties of the composites. In conclusion, this work revealed the first scientific data on the production W2B + WB powder mixtures and pure W2B5 powders via mechanical alloying, WO2 nanostructures with CNT hybrid materials via a water assisted method and W-Mn matrix composites via mechanical alloying and conventional sintering.