650
Archived Theses
0
DOIs Assigned
0%
DOI Rate
Discipline
Yarı iletken oksit filmlerin gaz sensörleri üzerine uygulanması ve optimizasyonu
Ev, iş yeri ve sanayi ortamlarındaki kirliliğin etkili ve şiddetli sağlık problemleri meydana getirmesi, dünyada özellikle gaz sensörü teknolojisi üzerinde yapılan çalışmaların artmasına neden olmuştur. Sağlık problemlerinin yanı sıra, teknolojik ilerlemeler sonucunda sensörlerin; tıp, gıda ve zirai alanlarda kullanım alanlarının hızla arttığı ve otomasyon çalışmalarında devrenin duyarlı noktasını oluşturduğu bilinmektedir. Özellikle, gıda sektöründe seracılık faaliyetlerindeki otomasyon çalışmaları son yıllarda önem kazanarak artış göstermektedir.Seracılık faaliyetlerinde kullanılması hedeflenen sensörler, yarı iletken esaslı olup oksit malzemelerdir. Bu sensör uygulamaları için, nano-mikro boyutta toz veya filmlerin sentezlenmesi ve özellikle nemlilik-sıcaklık ve ortamdaki gazlara duyarlı sensörlere dönüştürülmesi; duyarlı katmanların ortam şartlarına bağlı olarak değişen mekanik ve elektriksel özellikleriyle yakından ilgilidir. Gaz sensörü bileşenlerinin fabrikasyonu için sol-jel yöntemi mükemmel homojenliğe sahip yarıiletken oksit filmlerin ve tozların üretimi ve yüksek saflıkta katkı malzemelerin katılması gibi çeşitli avantajlara sahiptir.Bu çalışma kapsamında; sol-jel metodu ile üretilen MgCr2O4-TiO2 esaslı nem sensörlerinin Türkiye'deki üretimi, kalibrasyonu ve özellikle nitelikli gıda üretiminde sera otomasyonu proseslerinde kullanımının yaygınlaştırılması amaçlanmaktadır.
Investigation of the high temperature corrosion behavior of ceramic materials containing boron
In this Thesis work, high temperature oxidation behavior of three boron-containing compounds; titanium diboride, zirconium diboride and boron carbide were studied. Oxidation studies were conducted mostly in air at temperatures between 300 and 1200 Celcius degrees. Additionally, two applications of boron-containing materials were also investigated.It was observed that solid and protective oxides titanium dioxide and zirconium dioxide formed over titanium diboride and zirconium diboride, respectively, at high temperatures. Weight gains of these two borides changed with changes in both the temperature and the oxidation time. Because boron carbide could not form solid oxidation products, its high temperature oxidation behavior was controlled by the formation and evaporation of boron-containing liquid phase such as boron oxide which was molten at the test temperatures of this study. The presence of a liquid phase was indicated by the agglomeration of the oxidized boride powders and by the weight losses of the boron carbide samples after their long-term oxidaton in both air and water vapor. Formation of the solid, liquid or gasesous oxidation products also affected the kinetic aspects of the boride oxidation.As an application of boron-containing materials, titanium diboride-based composite production by using the vacuum arc melting method was investigated. Experimental results conducted showed that processing of bulk products by this method will be difficult. However, the process can be applied to modify material surfaces. In the other application, thermochemically formed iron boride layer was observed to decrease the oxidation attack of the steel substrate at 800 Celcius degrees, in air, by forming protective oxidation products containing glassy phases.
Karbon nanopartiküllerin metallerle birlikte elektrolitik kaplanması, korozif ve mekanik özelliklerinin geliştirilmesi
Bu çalışmanın ana fikri elektrolitik birlikte kaplama sistemi ile krom-karbon siyahı kompozit kaplamaların üretilmesi ve ilave ısıl işlemler ile metal-seramik kompozit yapıların elde edilmesidir. Burada ilave ısıl işlemler, yerinde faz dönüşümlerinin gerçekleştirilmesi için amaçlanmıştır. Sözü edilen kompozit yapılar, nano/mikron altı boyutta karbon siyahı partiküller içeren sülfürik asit bazlı çözeltilerde kaplanmıştır. Krom matriks kompozit kaplamalarda karbür faz dönüşümü üzerine ısıl işlemin etkisi ile bunların korozyon ve mekanik davranışları araştırılmıştır. Elde edilen sonuçlar göstermiştir ki; krom-karbon kompozit kaplamalar bu teknikle başarılı bir şekilde üretilebilmektedir ve ilave ısıl işlemlerle krom-krom karbür ve/veya krom nitrür kompozit yapıların çelik altlıklar üzerinde oluşturulması mümkündür. Kaplamalar, geleneksel sert krom kaplamalarla karşılaştırılmıştır. Elektrokimyasal davranışları göz önünde bulundurulduğunda; bir anlamda onarılmış, çatlaksız mikro yapıya sahip olan, azot atmosferinde 800oC?de ısıl işlem görmüş krom-karbon siyahı kompozit kaplamaların geleneksel sert krom yapılara nazaran daha iyi bir korozif direnç gösterdikleri belirlenmiştir. Burada; korozyon direncinin artmasına karşılık gelen korozyon potansiyelindeki yükseliş, krom karbür/krom nitrür oluşumu ile açıklanmıştır. Karbür ve nitrür fazlar oluşturulan kompozit kaplamalarda sertlik ve elastisite modülü gibi karakteristik özellikler belirlenmiş, sözü edilen faz dönüşümlerinin malzemeye ait sürtünme-aşınma karakteristiğinde ve altlık-kaplama ara yüzey uyumunda önemli derecede iyileşmeyi tetiklediği gözlemlenmiştir. Detaylı incelemelerle, bu nihai sonuçların temelde yapıdaki kalıntı gerilmelerin büyüklüğü ve yönü ile doğrudan ilişkili olduğu tespit edilmiştir. Elde edilen tüm mükemmel sonuçlar, krom matriks-karbür ve/veya nitrür takviyeli kompozit kaplamaların endüstriyel alanda birçok açıdan potansiyel uygulamalar bulacağının göstergesidir. Anahtar sözcükler: Sert krom, nanokompozitler, korozyon, mekanik özellik
Production and characterization of high temperature corrosion resistant materials.
Operating temperatures of the current Nickel and Cobalt-base superalloys used in industrial applications, energy production and transportation are getting closer to their limits (~1200 degree Celcius). Thus, there is a search for new metallic structural materials that can be utilized in high temperature as well as corrosive environments. Because of their melting temperatures above 2000 degree Celcius, refractory metals can be considered as candidate materials for the next generation high temperature alloys. However, in environments such as air, refractory metals and their alloys cannot develop protective oxide layers. The objective of this study has been the production and characterization of refractory metal-based materials that are resistant to air oxidation at temperatures above 1000 degree Celcius.In this study, production of binary and ternary Niobium alloys by the Vacuum Arc Melting (VAM) method was made by using both bulk and powder raw materials. Alloys produced from powders had better homogeneity even in ?as-cast? condition. Effects of alloying elements like Cr, Mo and Ti on alloy microstructure and oxidation behavior were investigated through extensive characterization studies conducted by scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD). Oxidation resistances of the produced alloys were moderate and depended on the multi-phase structures of the alloys. For long-term use at high temperatures alloys will require some form of coatings. Boronizing, as a method of surface modification was applied to pure refractory metals Nb and Mo and found to increase their oxidation resistance. As future work on this Thesis work, investigation of the effect of heat-treatment on alloy microstructure and development of oxidation-resistant coatings are considered.
İmalat çeliğinin nitrit iyonu ve Yaban mersini içeren zayıf asidik ortamlardaki korozyon davranışları
ÖZKapalı su çevrim sistemleri endüstriyel ve ticari pek çok uygulamada ısı transferi için kullanılmaktadır. Bu sistemlerin korozyona uğraması ve korozyon ürünlerinin akışı engellemesi ısı transfer etkinliğini azaltmaktadır. Kapalı su sistemlerini korozyona karşı korumak için inhibitörler çok yaygın olarak kullanılırlar. Kromatlar, molibdatlar ve nitritler gibi inorganik inhibitörler tesisat metallerini korumak için kullanılırlar. Ancak bu inhibitörler pahalı olmalarının yanısıra çevreye zararlıdırlar. Son yıllarda araştırmalar ağır metaller ya da diğer toksik bileşikleri yapısında bulundurmayan çevrede kolaylıkla ayrışabilen yeşil inhibitörler üzerine yoğunlaşmıştır. Aminler, taninler gibi bitki ürünleri çevre dostu yeşil inhibitörlerin temel kaynaklarıdır.Bu çalışmanın amacı doğal olarak bulunan ekonomik ve çevre dostu Yaban Mersini ekstresi ile nitrit esaslı inorganik inhibitörlerin karışımları yapılarak inorganik inhibitör miktarının çevre için tolere edilebilir miktarlara azaltılmasıdır. Bu çalışmada nitrit bazlı inorganik inhibitör Teknophos (TP), Yaban Mersini (VM) ve karışımlarının imalat çeliğinin korozyon davranışları üzerindeki etkileri Tafel ekstrapolasyon yöntemiyle araştırılmıştır. Farklı inhibitör karışımları için sinerji etkinlikleri hesaplanmıştır. İnhibitör ilaveli ve ilavesiz durumlarda korozyon sisteminin korozyon karakteristiği kinetik ve termodinamik parametrelerle belirlenmiştir. Farklı adsorplanma izotermleri ile TP ve VM karışımlarının imalat çeliği yüzeyine adsorplanma davranışları test edilmiştir.Anahtar Sözcükler: Korozyon inhibitörleri, yaban mersini, Tafel ekstrapolasyon, sinerji etkisi
İmalat çeliğinin nitrit iyonu ve sarı kantaron içeren zayıf asidik ortamlardaki korozyon davranışları
Bu çalışmada, ticari ismi Teknophos (TP) olan nitrit esaslı inorganik inhibitörün, sarı kantaron (HP) bitkisinden elde edilen ekstrenin ve bunların farklı oranlardaki karışımlarının (TP+HP) imalat çeliği üzerindeki farklı sıcaklık ve inhibitör konsantrasyonlarında, oksijeni giderilmiş zayıf asidik çözeltilerdeki korozyona karşı koruyucu etkinlikleri araştırılmıştır. Tafel ekstrapolasyon tekniği TP, HP ve TP+ HP maddelerinin korozyon parametrelerinin değerlendirilmesinde kullanılmıştır. Kinetik ve termodinamik özellikler olan korozyon aktivasyon enerjisi, Arrhenius ön üssel katsayısı, korozyon entalpisi ve korozyon entropisi ayrı ayrı hesaplanıp, korozyon sistemi üzerinde değerlendirmeler yapılmıştır. İnhibitörlerin koruma etkinlikleri, hem kinetik hem de termodinamik modellerden faydalanılarak açıklanmıştır. İnhibitörlerin performanslarını ve yüzey kaplanma durumlarını belirlemek için ise adsorplanma izotermlerinden yararlanılmıştır. Bu nedenle TP, HP ve TP+HP maddelerinin imalat çeliği yüzeyine adsorplanmaları ile ilgili mekanizmaların aydınlatılmasında adsorplanma izotermleri test edilmiştir. Tafel ekstrapolasyon deneyleri sonrasında inhibitörlerin koruma performansları ve etkinliklerini değerlendirmek için optik mikroskop kullanılarak örneklerin yüzey morfolojileri incelenmiştir.
Metalik implant malzeme yüzeylerinin biyo uyumlu polimerlerle kaplanarak biyo aktif hale getirilmesi
Bu çalışmanın amacı metalik implant malzeme olarak kullanılan 316L paslanmaz çeliğinin yüzeyini elektropolimerizasyon yöntemini kullanarak biyo-uyumlu poli(HEMA-GDMA) ile kaplayıp malzemenin biyolojik uyumluluğunu ve işlevselliğini geliştirmektir. Elektropolimerizasyon hücresinde, başlatıcı olarak (NH4)2S2O8 ve (H2SO4), monomer olarak HEMA, çapraz bağlayıcı olarak GDMA, çalışma elektrotu olarak 316L paslanmaz çeliği, yardımcı elektrot olarak grafit elektrot ve referans olarak SCE (doymuş kalomel elektrot) kullanılmıştır. Ayrıca iletkenliği arttırmak için çözeltiye Na2SO4 ilave edilmiştir. Kaplamanın kalınlığı ve homojenliği kullanılan başlatıcı türüne, başlatıcı, monomer ve çapraz bağlayıcı konsantrasyonuna bağlı olarak değişmektedir. Ayrıca, uygulanan potansiyel, döngü sayısı ve tarama hızı da döngüsel voltametri uygulamalarında önemli parametrelerdir. Yapılan çalışmada bu parametreler optimize edilmeye çalışılmış ve değişik kalınlık ve yapışma özelliğine sahip kaplamalar elde edilmiştir. Kaplamaların korozyon potansiyeli potansiyostatik-galvanostatik yöntemle ölçülmüş ve elektrokimyasal parametreler TAFEL ekstrapolasyonu yöntemiyle elde edilmiştir. Ayrıca, hidrojel kaplamaların şişme davranışını karakterize etmek için su tutma kapasitesi ölçümleri yapılmıştır. Kaplamaların üzerinde Ca-P birikim eğilimi simule edilmiş vücut sıvısı içerisine daldırarak veya üre yardımlı mineralizasyon tekniği kullanarak araştırılmıştır. Hidrojel kaplamaların biyouyumluluğu MG63 insan osteoblast benzeri hücreler kullanılarak değerlendirilmiştir. Kaplamaların yüzey morfolojisi, hücre yapışması ve yayılımı, ve kaplamaların üzerinde Ca-P mineral varlığı taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile incelenmiştir. Kimyasal karakterizasyonlar EDS, XRD ve FTIR kullanılarak yapılmıştır. Kaplamaların kalınlık ve pürüzlülük değerleri yüzey profilometresi cihazından elde edilmiştir. Anahtar sözcükler: Elektropolimerizasyon, Hidrojel, Biyomineralizasyon, Biyomalzeme, Korozyon
The fabrication and technical applications of multifunctional materials
The ability for materials to respond to the needs in a useful manner has broad technological impact. Such "smart" systems are being developed in which material properties (such as mechanical, electrical, optical or magnetic characteristics) respond to external stimuli. Composite materials are ideally suited to achieve multi functionality since the best features of different materials can be combined to form a new material that has a broad spectrum of desired properties. In this study, the aim is to further the investigations of these types of materials and to advance the molecular understanding of novel multifunctional materials for applications across different scientific disciplines. Regarding the production of multifunctional materials; 4 types of materials will be added to polymer matrix to obtain those properties to the final product; antibacterial painting/coating, radar absorbing materials, self-healing materials and flame retardant material. In this research, an epoxy dye was converted to a multifunctional material which is capable of performing multiple functions. In order to reinforce the polyurethane/epoxy dyes, Ag nanoparticles, huntite/hydromagnesite minerals, barium hex ferrite particles and chitosan were utilized for multifunction property. Adding by those materials to the polymer matrix with different loading level and coating the substrates, different types of coated samples are obtained. Subsequently the samples were characterized by antibacterial tests, flame retardant tests, radar absorbing tests and self-healing tests. It was concluded that these materials exhibited a synergetic beneficial effects.
Mermer üretiminde kullanılan soket atıklarından elektro anodik liç yöntemi ile metallerin ve sentetik elmasın geri kazanımı
Bu çalışmada, mermer üretim sektöründe mermer kesme işlemi için kullanılan üstün fiziksel ve kimyasal özelliklerine sahip soketlerin çalışma ömrü sonunda, içerdikleri metalik tozların ve değerli parçacıkların (sentetik elmas), elektro anodik liç (elektro rafinasyon) yöntemi ile yeniden kazanımı araştırılmıştır. Bu tür kıymetli atıkların yüksek saflıkta çözelti içeren liç işlem basamağını gerektirmeyen ve düşük enerji sarfiyatı ile uygulanabilirliği, pratiklik ve düşük maliyet gibi avantajlarından dolayı elektro anodik liç yöntemi ile geri kazanımı uygulanmıştır. Bu yöntemde, atık soket malzemesinin içerdiği yüksek oranda bakırın, elektrolitik bakır tozu olarak katotta toplanması sağlanırken, çözelti tabanında biriken sentetik elmasların filtrelenerek geri kazanımı hedeflenmiştir. Hazırlanan bu sistemde sentetik bakır çözeltisi (SBÇ: 0-10-30-50 g/L Cu2+) içerisine çözünen anot olarak atık soketin, katot olarak ise yüksek saflıkta katot bakır plakanın daldırılmasıyla dışardan elektromotor kuvveti uygulanarak kimyasal reaksiyonun gerçekleştirilmesi sağlanmıştır. Sıcaklık (25-35-50 °C), akım yoğunluğu (50-100-150-200-250-500 A/m2 ), katkı malzemesi (3 mg/L tiyoüre + 4 mg/L jelatin), elektrolit bakır konsantrasyonu (0-10-30-50 g/L Cu2+) ve elektrolit asit konsantrasyonu (100-150-200 g/L H2SO4) parametrelerinin etkileri incelenerek elde edilen bulguların değerlendirilmesinin ardından optimum deney şartları belirlenmekte ve en yüksek verimde geri kazanım işlemi gerçekleştirilmektedir
Hidroksiapatit tozu (HAp) katkılı polilaktik-asit kompozit filamentler kullanılarak elde edilmiş 3 boyutlu (3B) katı omur modellerinin geliştirilmesi
Bu tez çalışmasında kalsinasyon yöntemi kullanarak hidroksiapatit tozları (HAp) üretilmiştir. Ağırlıkça % 10 HAp katkılı poli-laktikasit (PLA) kompozit filamentler çift vidalı ekstruder cihazında üretilmiştir. PLA+HAp kompozitlere başka bir malzemenin nasıl bir etkisi olacağını incelemek için ağırlıkça % 3 termoplastik elostomer (TPE) malzemesi kullanılmıştır. Eklemeli üretim yöntemi 3 Boyutlu (3B) mekanik test numuneleri üretilmiştir. PLA+HAp dayanımları PLA' ya kıyasla çekme ve basma testlerinde sırasıyla % 66,7 ve % 22,5 azalış göstermiştir. PLA+HAp+TPE dayanımları PLA+HAp' a kıyasla çekme ve basma testlerinde sırasıyla % 29,2 ve % 12,5 artış göstermiştir. Ayrıca, TPE kompozit numunelerin termal ve fiziksel özelliklerini iyileştirmiştir. PLA+HAp+TPE kompozit malzemesi kullanılarak kemikte bulunan süngerimsi yapıyı taklit etmek için Üçlü Periyodik Minimal Yüzey (ÜPMY) desenleri arasından, Gyroid, Schwarz Primitive, Schwarz Diamond ve 3D Hex kullanılmış ve her bir desen için % 15, % 20 ve % 25 doluluk oranları uygulanılmıştır. ÜPMY modellerine basma ve vida çekme testleri uygulanılmıştır. % 25 doluluk oranına Gyroid deseni en yüksek mekanik sonuçları ortaya koymuştur. Bu nedenle 3B omur modelleri % 25 dolulukta Gyroid deseninde üretilmiştir. 3B omur modellerine başarılı bir şekilde pedikül vidalama işlemi yapılmış ve bu modellere ait Bilgisayarlı Tomografi görüntüleri alınmıştır.
PAA/DD/KNE kompozitlerinin hazırlanması, karakterizastonları ve ısıl enerji depolama özelliklerinin belirlenmesi
Bu tez çalışmasında, çözücü uçurma tekniği ile yolu ile poliakrilik asit (PAA), dodekanol (DD), karbon nano elyaf (KNE) kullanılarak ısıl iletkenliği iyileştirilmiş yeni tip yapıca kararlı faz değişim malzemeleri (YKFDM) üretilmiştir. Çalışmada, gizli ısı enerji depolama (GIED) özelliğine sahip DD FDM olarak ve PAA polimeri ana destek malzemesi olarak seçilmiştir. KNE ise FDM'nin PAA içerisinde hapsedilme oranını, ısıl iletkenlik değerini ve ısı depolama/salıverme hızını arttırmak amacıyla kullanılmıştır. Bu bağlamda, üretilen DD/PAA kompozitleri ağırlıkça %4 ve %10 KNE ile katkılanmıştır. Hem PAA'nın çapraz bağlı örgü yapısı hem de kompozitte KNE'nin ilave hapsetme etkisiyle homojen dağılımı nedeniyle DD yüksek miktarda (ağırlıkça %70' kadar) herhangi bir FDM akma davranışı gözlenmeksizin hapsedilebilmiştir. FTIR ve XRD bulguları, DD/PAA veya DD/PAA/KNE kompozit bileşenleri arasında herhangi bir kimyasal bağlanmanın olmadığını doğrulamışlardır. DSC analizi, PAA/DDA( ağırlıkça %70)/KNE(ağırlıkça %10) kompoziti 18.04 °C faz değişim sıcaklığında 157.03 J/g kadarlık bir gizli ısıyı depolayabildiğini göstermiştir. TGA sonuçları, bu kompozitin 115 °C'ye kadar ısıl bozulmaya karşı mükemmel bir dirence gösterdiğini ortaya koymuştur. KNE katkısının DD/PAA kompozitinin ısıl iletkenliğinde kayda değer bir artışına ve buna bağlı olarak kompozitin ısı yükleme/boşaltma sürelerinde önemli düzeyde kısalmaya neden olduğu görülmüştür. Elde edilen tüm deneysel bulgular esas alınarak özellikle PAA bazlı ve KNE katkılı YKFDM kompozitlerin binalarda ısıl regülasyonu amacıyla enerji tasarrufu sağlayabilecek malzemeler olarak değerlendirilebileceği sonucuna varılmıştır.
Production and industrial application of nanostructured flame retardant reinforced composite materials
Paints used in many areas of daily life are used with the aim of creating in surface protection and decorative designs of materials. These paints contain material susceptible to fire such as polymeric binders, organic solvents. Because of this reason, paints easily burn. In this study, flame retardant properties of plastic paint material were investigated and tried to be developed. In this context, composite materials were obtained by adding different amounts of environmentally friendly (hologen-free) and nanosized flame retardant materials such as huntite/hydromagnesite, antimony (III) oxide and boric acid to paint material. And then these composite materials were characterized by XRD, XPS, FT-IR, DTA-TG, SEM, surface roughness and hardness testing machines. Candle flame test standards were also performed to examine flame retardant properties of these composite materials. After the results of the performed tests, composite materials were determined to exhibit excellent flame retardant properties. Keywords: Flame retardant, paints, polymer, nanocomposites
Hidroksiapatit matrisli gümüş ve karbon nanotüp takviyeli biyokompozitlerin üretimi ve karakterizasyonu
Bu tez çalışması kapsamında yüksek biyouyumluluğa ve mekanik özelliklere sahip implant malzemeleri üretmek için doğal hidroksiapatit matrisli, gümüş ve karbon nanotüp (CNT) takviyeli biyokompozitler üretildi. Farklı takviye türleri ve takviye miktarları içeren tozların bilyalı değirmende öğütülerek deneysel çalışmalar için uygun ölçülerde hazırlanan kalıplarda preslendi. Sinterleme sıcaklığının, üretilen numunelerin fiziksel, mekanik ve yapısal özelliklerine etkilerini inceleyebilmek adına üç farklı sinterleme sıcaklığında (1100, 1200, 1300°C) dört saat süreyle sinterleme işlemleri gerçekleştirildi. Üretilen numunelerin fiziksel ve mekanik özellikleri bakımından porozite, sertlik, mikroyapı, kırılma tokluğu, gevreklik indeksi ve basma mukavemetleri incelendi. Farklı bileşimdeki tozların antibakteriyel özelliklerini belirleyebilmek adına E.Coli, S.Aerus ve C.Albicans mikroorganizmalarına karşı antibakteriyel testler gerçekleştirildi. Yapılan testler sonucunda CNT ve gümüş takviyelerinin hem mekanik özelliklerin hem de antibakteriyel özelliklerin iyileşmesine katkı sağladığı görülmüştür. Katkısız hidroksiapatit numunelerin 1200°C'de sinterlenmesi sonucunda elde edilen kırılma tokluğu değeri 0.85 MPa.m1/2 iken bu değer ağırlıkça %1 CNT ve Ag takviye içeren numunelerde sırasıyla 1.24 MPa.m1/2 ve 1.51 MPa.m1/2 olarak hesaplanmıştır. CNT takviyeli numunelerde bakterilere karşı %85'in üzerinde direnç sağlanırken Ag takviyeli numunelerde %95 üzerinde antibakteriyel direnç sağlanmıştır.
Fe-Co-Cu oksit nanoparçacıklarının çözelti yanma senteziyle üretimi ve süperkapasitör uygulamaları
Bu çalışmada, tekli metal oksit halindeki demir oksit (Fe3O4), kobalt oksit (Co3O4), bakır oksit (CuO), ikili metal oksit halindeki kobalt ferrit (CoFe2O4), bakır ferrit (CuFe2O4), bakır kobaltit (CuCo2O4) ve üçlü metal oksit halindeki bakır kobalt ferrit (CuCoFe2O4) nanoparçacıkları çözelti yanma sentezi yöntemiyle üretilerek süperkapasitör uygulamaları için elektrot olarak kullanılmak üzere hazırlanmıştır. Elde edilen nanoparçacıkların fiziksel karakterizasyonu X-Işınları kırınımı (XRD) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Çözelti yanma sentezi kullanılarak elde edilen nanoparçacıklar ile iletken bir çamur hazırlanarak nikel köpük üzerine ince bir tabaka şeklinde sürülmüştür. Elde edilen elektrotların süperkapasitif davranışları döngüsel voltametri (CV), galvanostatik şarj/deşarj (GCD) ve elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS) testleri kullanılarak değerlendirilmiştir. Süperkapasitörlerin çevrim stabilitesini belirlemek için, galvanostatik şarj/deşarj analizleri belirli bir akım yoğunluğunda (0.5 A/g) ve 3000 döngü boyunca gerçekleştirilmiştir. Gerçekleştirilen testler sonucunda CuO nanoparçacıkları kullanılarak elde edilen süperkapasitör elektrotunun diğer nanoparçacıklara göre daha yüksek kapasitans gösterildiği görülmüştür.
Dökümlerde besleyici işlevinin süreç benzeşimi ile kontrolü
Bu çalışmanın amacı halen sanayide kullanılmakta olan besleyici gömleklerinin döküm sırasındaki fonksiyonel davranışlarını belirleyerek bunların döküm süreç benzeşimi programları ile uyumunu belirlemektir. Bu amaçla, döküm süreç benzeşim programındakilere benzer üç farklı şekilde konik, silindirik kapalı ve silindirik açık olmak üzere besleyici gömlek şekli seçilmiştir. Açık silindirik besleyici gömlekler için de yüksek, orta ve düşük olmak üzere üç farklı ekzotermik özelliği karşılaştırmak üzere toplam beş farklı besleyici gömleği deneysel ve benzeşim çalışmaları için seçilmiştir. Deneysel çalışmalar yaş kum kalıplarda küresel grafitli dökme demir numunelerle gerçekleştirilmiştir. Besleyici gömleklerinin derece dış yüzeyine olan mesafeleri ve giriş yolluk kesitleri tüm deneysel çalışmalarda aynı tutulmuştur. Besleyici gömleklerinin merkezlerinden alınan sıcaklık ölçümleri ile reaksiyona girme süresi, en yüksek sıcaklık ve soğuma süreleri belirlenmiştir. Sıcaklık ölçümleri için seramik kaplı S tipi termal çiftler kullanılarak soğuma eğrileri çıkarılmıştır. Ayrıca besleyici gömleklerin döküm öncesi ve sonrası yapısal ve bileşim değişimleri X-ışınları kırınım cihazı kullanılarak kontrol edilmiştir. DT-TG analizleri ile de hava ortamında gömleklerin yanma davranışları incelenmiştir. Tüm bu verilerin döküm benzeşim programı ve uygulamalı sıcaklık ölçümleri ile uyumu irdelenmiştir. Anahtar sözcükler: Süreç benze?imi, besleme, besleyici gömlek, sıcaklık ölçümü
MgNi esaslı hidrojen depolayan şeritlerin üretilmesi ve özelliklerinin incelenmesi
Bu çalışmada, Mg2Ni ikili ve Mg2-xNiAgx, Mg2-xNiFex ve Mg2-xNiTix (x=0,05, 0,1 ve 0,2) üçlü alaşımların melt spinning yöntemiyle şerit formunda üretilmesi ve hidrojen depolama özelliklerinin incelenmesi amaçlanmıştır. Bu kapsamda, Mg2Ni ikili ve Mg(2-x)NiMx (x=0,05, 0,1 ve 0,2; M:Ag, Fe ve Ti) üçlü alaşımları vakum ark ergitme yöntemiyle başarılı bir şekilde hazırlanmıştır. Hazırlanan alaşımlar melt spinning yöntemiyle şerit şeklinde üretilmiştir. Hem ark ergitmeyle hazırlanan alaşımların hem de melt spinning yöntemiyle üretilen şeritlerin XRD, SEM ve DTA analizleri gerçekleştirilmiştir. Ayrıca üretilen şeritlere TEM analizi gerçekleştirilmiş ve iki farklı hidrojen karakterizasyon yöntemleri ile hidrojen depolama özellikleri incelenmiştir. Üretilen şeritler arasından Fe ikame edilmiş Mg(2-x)NiFex (x=0,05, 0,1 ve 0,2) alaşımlarda yaklaşık %3,5 ile en yüksek hidrojen depolama özellikleri elde edilmiştir. Ayrıca elektrokimyasal hidrojen depolama özellikleri incelenmiş ve 20 çevrim sonunda, en iyi başlangıç deşarj kapasitesi 115,13 mAh/g ile Mg1,90NiTi0,1 numunesinde elde edilmiştir. En iyi kapasite koruma oranı ise % 36,47 ile Mg1,90NiFe0,1 numunesinde bulunmuştur.
Bakır esaslı elektrik kontak malzemelerinin fiziksel ve mekanik özellikleri üzerine akımsız kaplama parametrelerinin etkisi
Bu çalışmada akımsız kaplama yöntemi ile gümüş kaplanmış bakır tozlarından üretilen elektrik kontak malzemelerinin özellikleri üzerine akımsız kaplama parametrelerinin etkisinin incelenmesi amacıyla; sıcaklık, pH ve karıştırma hızının etkileri irdelenmiştir. Ayrıca akımsız kaplama yöntemi ile gümüş kaplama işleminde kullanılan işlem bileşenlerinin miktarlarının etkilerinin irdelenmesi amacıyla da deneysel çalışmalar gerçekleştirilmiştir. En uygun akımsız kaplama işlem koşullarının belirlenmesi amacıyla gerçekleştirilen tekrarlı deneyler neticesinde en uygun işlem koşullarının 600 devir/dakika karıştırma hızı, 40 °C sıcaklık ve pH 11 parametreleri olduğu tespit edilmiştir. Ayrıca en uygun akımsız kaplama bileşen miktarlarının belirlenmesi amacıyla yapılan deneyler neticesinde en uygun sonuçlar 50 mL sıvı çözeltide 5 gr bakır toz, 0,963 gr gümüş nitrat ve 1,625 gr sodyum-potasyum tartarat kullanımıyla elde edilmiştir. Kompakt malzemelerin üretimi için sıcak pres yöntemi kullanılmıştır. Sıcak pres işlemlerinde 500 °C sıcaklık ve 600 MPa presleme basıncı parametreleri kullanılmıştır. Karakterizasyon işlemleri için taramalı elektron mikroskobu (SEM), X-ışını difraktometresi (XRD), enerji dağılım spektrometresi (EDS), elektriksel iletkenlik ölçüm cihazı, sertlik ölçüm cihazı ve Arşimet deney düzeneği kullanılmıştır.
Yüksek sıcaklık endüstriyel tekerlek uygulamaları için polimer esaslı kompozit malzeme geliştirilmesi ve özelliklerinin incelenmesi
Bu çalışmada cam elyaf ve grafit katkı oranlarının novalak esaslı fenolik reçine ile birlikte olan etkileri incelendi. Üretilen malzemelerin termal bozunma ve yanma dirençlerinin yanısıra fiziksel ve mekanik özellikleri de incelemeye alınmıştır. Ayrıca novalak matriste cam elyaf ve grafit partiküllerinin beraberce olan etkisi incelendi. Üretilen kompozit numunelerin karakterizasyonu sürecinde; fiziksel özelliklerin belirlenmesi için porozite ve yoğunluk (Arşimet yöntemi), mekanik özelliklerinin belirlenmesi için sertlik, çekme ve üç nokta eğilme testleri, termal özelliklerin belirlenmesi için termogravimetrik analiz (TGA), matris ve katkı parçacıklarının morfolojisi, hibrit kompozit tozların mikro yapısı ve kırılma yüzeylerinin karakterizasyonunda taramalı elektron mikroskobu (SEM-EDS), alev geciktiricilik özelliklerinin belirlenmesi için ise limit oksijen indisi (LOI) testleri uygulandı. Elde edilen termogravimetrik verilere göre novalak reçineye ilave edilen cam elyaf ve grafit partikülleri sayesinde bozunan kütle miktarı azalırken bozunma sıcaklıklarının arttığı gözlendi. Saf novalak malzemesinin sertlik, maksimum çekme ve eğilme mukavemeti sırasıyla 32 HRM, 12 MPa ve 20.3 MPa iken, optimum kompozit numunede(%30 cam elyaf, %40 grafit) 98 HRM, 33.8 MPa ve 77.4 MPa olarak tespit edildi. Saf novalak malzemesinin LOI değeri ise %37 iken, üretilen kompozit malzemeler arasında >%50'ye kadar bir artış ile yüksek alev geciktiricilik tespit edilmiştir.
Production and industrial applications of heat releasing electronic nanocomposite materials for heating systems
Elektrikle ısıtma teknolojisi, günümüzde birçok cihaz ve cihaz bileşeninde kullanılmaktadır. Bu teknoloji genellikle iletken bir metal üzerinden geçen elektrik akımının metalin elektriksel direnci sebebiyle ısı üretilmesi prensibine dayanmaktadır. Disiplinler arası bir bilim olan malzeme bilimi; insanlık ihtiyaçlarını karşılayacak cihazların geliştirilmesi için uygun malzemelerin araştırılması ve geliştirilmesi olarak tanımlanabilir. Bu tez kapsamında mevcut metalik ısıtma elemanlarının yerini alabilecek nitelikte karbon içerikli katkılara sahip polimerik kompozit filmlerin üretilmesi hedeflenmiştir. Doğası gereği yalıtkan olan polimerler karbon içerikli katkılar yapılarak iletken hale getirilmiştir. Üretilen filmleri yapılarının aydınlatılabilmesi için; XRD, XPS, FT-IR, DTA-TG, SEM ve NI cihazları ile karakterize edilmiştir. Yapısal analizlere ek olarak üretilen filmlerin elektriksel özellikleri, ısıtma davranışları belirlenmiştir. Optimum filmler kullanılarak ısı yayan tekstiller, sauna, kombi ve sera ısıtma sistemleri gibi prototip uygulamalar gerçekleştirilmiştir. Polimer kompozitlerde perkolasyon eşiği kavramı ile açıklanan, kritik bir katkı kompozisyonunda yalıtkan iletken geçişi söz konusudur. Kritik iletkenlik geçişi grafit ve karbon katkıları için sırasıyla ağırlıkça yüzde 15 ve 13 olarak belirlenmiştir. Bu nedenle üretilen filmlerle eşdeğer dirence sahip ancak daha az katkı miktarına sahip filmlerin üretilmesi hedeflenmiştir. Bu doğrultuda perkolasyon eşiğinin aşağı çekilebilmesi için koperkolasyon olarak tanımlanan, karbon ve grafit katkılarının birlikte farklı oranlarda kullanıldığı filmler üretilmiştir. Bu filmler ile hedeflendiği gibi; daha az katkı ile koperkolasyon da başarı sağlanmıştır. Kütlesel üretim amacı göz önünde bulundurulursa, katkı miktarında azalma üretim maliyetlerinde önemli olacaktır. Bilimsel sonuçlara ek olarak; çalışmanın özgünlüğünün ve yenilikçiliğinin bazı kuruluşlarca onaylandığı belirtilmelidir. İlk olarak çalışma Türk Patent Estitüsü tarafından 2009/05515 patent numarası ile korumaya alınmıştır. Çalışma 2009-2011 yılları arasında Türkiye Cumhuriyeti, Bilim, Teknoloji ve Sanayi Bakanlığınca SANTEZ (00360.STZ.2009-1) kapsamında desteklenmiştir. Projenin sonlandırılmasını takiben 2013 yılı Mart ayı içerisinde en iyi SANTEZ projesi seçilmiş ve ödül bizzat bakan Nihat ERGÜN tarafından takdim edilmiştir.
Bor mineralleri içeren yüksek yoğunluklu polietilen kompozit malzemelerin üretimi, mekanik ve termal özelliklerinin incelenmesi
Bu çalışmada yüksek yoğunluklu polietilen (YYPE) bor minerallerinden oluşan kolemanit, üleksit ve bor oksit mineralleri ile ağırlıkça %5, %10 ve %15 oranlarda karıştırılarak ekstrüder ile filament halinde üretilmiştir. Bu filamentler daha sonra kırpılarak enjeksiyon kalıplama işlemi için hammadde olarak kullanıldı. Üretilen numuneler çekme, eğme ve darbe testlerine tabi tutulup mekanik özellikleri incelenmiştir. Deneysel veriler, numunelerin çekme deneyinde kolemanit gurubu diğer guruplara göre daha fazla çekme dayanımı ve mukavemet göstermiştir. Ayrıca numunelerin darbe deneyinde saf YYPE numunesi darbe mukavemeti diğer katkılı minerallere göre daha yüksek değer gözlemlenmiştir. Üç nokta eğilme testinde numunelerin eğilme dayanımları hemen hemen aynı seviyede olup en iyi sonucu veren %10 katkılı kolemanit / YYPE olmuştur. Fiziksel özellikleri SEM, EDS ve XRD testleri ile incelenmiş, termal analiz yöntemiyle TGA ve DSC deneyi yapılarak test sonuçları tezde kullanılmıştır.
Katmanlı metalik tozlar kullanılarak geliştirilen yeni tür elektrik kontak malzemelerinin üretimi ve karakterizasyonu
Bu çalışmada, katmanlı metalik tozları kullanılarak yeni tür elektrik kontak malzemelerini üretmek amacıyla; bakır tozları üzerine akımsız gümüş, nikel ve krom kaplamalar uygulandı. Elde edilen katmanlı tozlar kullanılarak, toz metalurjisi yöntemiyle fonksiyonel derecelendirilmiş yeni tür elektrik kontak malzemeleri üretildi. Öncelikle, akımsız kaplama kalitesi için en uygun toz morfolojisini belirlemek amacıyla; bakır tozları farklı sürelerde öğütülerek elde edilen bakır tozlarına akımsız gümüş kaplama işlemleri uygulandı. Pulsu olan morfolojinin akımsız kaplama işlemleri için en uygun morfoloji olduğu belirlendi. Akımsız kaplama işlemlerinden sonra, toz metalurjisi yöntemiyle katmanlı tozlar kullanılarak üretilen iki farklı fonksiyonel derecelendirilmiş elektrik kontak malzemesi (FDEKM) üç katmanlı olarak tasarlandı. Her iki FDEKM için alt ve orta tabakalar aynı malzemeleri içermekle birlikte; alt katmanda küresel bakır tozları, orta katmanda gümüş kaplı bakır tozları kullanıldı. İlk FDEKM için üst katmanda; dış, orta ve alt tabakada sırasıyla nikel, gümüş ve bakır içeren üç katmanlı tozlar kullanılırken, ikinci FDEKM için krom, gümüş ve bakır içeren üç katmanlı tozlar kullanıldı. Üretilen malzemeler için fiziksel-mekanik özellik, aşınma performansı ve ark-erozyon direnci araştırması yapıldı. Nikel içeren FDEKM'lerden elde edilen elektriksel iletkenlik değeri yaklaşık 85 %IACS olarak belirlenirken sertlik değerleri yaklaşık 125 HB'ye kadar yükselmiştir. Elektriksel iletkenlik değerleri saf bakıra göre yaklaşık %15 oranında azalma gösterse de sertlik değerleri saf bakıra göre yaklaşık %50 oranında artış göstermiştir. Aşınma ve ark-erozyon dirençleri de saf bakıra göre, sırasıyla yaklaşık 3 ve 10 kat artış göstermiştir.
Farklı özellikte bor tozları kullanılarak üretilen MgB2 külçe süperiletkenlerinin yapısal ve süperiletkenlik özelliklerinin araştırılması
Bu tez çalışmasında magnezyum tozu ve farklı özellikteki bor tozları kullanılarak katı hal tepkime ve sıcak presleme yöntemi kullanılarak silindirik MgB2 külçe süperiletkenleri üretildi. Tane boyutu, saflık ve kristallik özellikleri farklılık gösteren dokuz farklı bor tozu tek tip magnezyum tozu ile belli stokiyometrik oranda agat havanda karıştırılarak, 250°C sıcaklık ve 14 ton basınç altında preslendi. Çalışmada farklı özellikteki bor tozlarının MgB2 bileşiğinin süperiletken özellikleri üzerine etkisinin anlaşılabilmesi için aynı sıcaklık değeri ve aynı ısıtma-soğutma hızlarında sinterleme işlemi tüp fırında gerçekleştirildi. Örneklerin yapısal analizleri XRD, SEM ve EDX ölçümleri ile süperiletkenlik özellikleri ise manyetik kaldırma kuvveti ve manyetizasyonu ölçümleri ile gerçekleştirildi. Yapılan ölçüm ve analizler sonucunda MgB2 üretiminde kullanılan bor tozunun bileşiğin süperiletken özellikleri üzerine etkileri araştırılarak optimum özellikte bor tozu belirlendi.
ZA-27 alaşımının abrasif aşınma performansının incelenmesi
Son yıllarda endüstride önemli uygulama alanı bulan ZA alaşımların yetersiz yağlama şartlarında ve yüksek yükler altında iyi aşınma direnci gösterdiği kanıtlanmıştır. Hem serbest hem de basınçlı döküme elverişli %27'ye kadar alüminyum içeren ticari alaşımlar geliştirilmiştir. Bu alaşımlar pek çok uygulamada dökme demir, beyaz metaller ve bronz gibi geleneksel yatak malzemelerinin yerini almaya başlamıştır.Bu çalışmada laboratuarda üretilen ZA-27 alaşımı ile piyasadan tedarik edilen CuSn10 bronzunun abrasif aşınma performansları bir deney düzeneği yardımı ile belirlenmiştir.Çalışma kapsamında dönme hızı, % SiC oranı, uygulanan yük, deney süresi, tane boyutu gibi deney değişkenlerinin alaşımların abrasif aşınma performansı üzerindeki etkileri araştırıldı.Deneyler sonucunda ZA?27 alaşımının CuSn10 bronzundan daha iyi aşınma performansı sergilediği gözlendi. Öte yandan devir sayısı ve tane boyutu arttıkça, alaşımların aşınma dayanımlarının düştüğü belirlendi. Bununla birlikte, uygulanan yük ve % SiC oranı arttıkça ZA?27 ve CuSn10 bronzunun aşınma miktarlarının da arttığı tespit edildi.
Elektronik aygıtlar için n-tipi ve p-tipi Si yongaların üretilmesi karakterizasyonu ve uygulamaları
Bu tez çalışmasında, tek kavşaklı silisyum (Si) tabanlı güneş hücrelerinin üretimi ve karekterizasyon çalışmaları Si hammaddesinden nihai ürün elde edilme aşamasına kadar gerçekleştirilmiştir. Ayrıca kesme, lepleme ve tekstürleme çalışmalarında proses parametrelerinin, sonuçları nasıl etkilediğinin araştırılması amacıyla regresyon analizleri yapılmıştır. Ayrıca, kesme ile lepleme işlemlerinde yüzey pürüzlülüklerinin ve tekstürleme işleminde ise % R değerinin minimizasyonu için Diferansiyel Gelişim, Nelder-Mead, Rastgele Arama ve Benzetimli Tavlama Algoritmaları ile optimizasyon çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Deneysel olarak, kesme işleminde tel besleme hızı 4 m/s ve kesme hızı 0,5 mm/dk parametreleri ile kesilen waferlarda en düşük yüzey pürüzlülüğü değerleri elde edilmiştir. Lepleme işleminde dönme hızı 50 devir/dk ve lepleme süresi 60 dk deneysel seti ile en ideal yüzey pürüzlülüğü değerleri elde edilmiştir. Tekstürleme çalışmalarında ise % 3,5 sodyum hidroksit - % 5 izopropanol çözeltisinde 40 dk süre tekstürlenmiş numunelerde en düşük reflektans değerleri elde edilmiştir. Tekstürleme işlemi sonrası p-n kavşağı oluşturma işleminde % 1 borik asit solüsyonu kullanılmış ve sonra Si yongalara İndiyum Kalay Oksit (İTO) ince filmi plazma destekli kimyasal/fiziksel buhar biriktirme sistemiyle kaplanmıştır. Son aşamada ise Si yongaların her iki yüzeyine akım toplayıcılar perde baskı cihazı ile biriktirilmiştir. Bu işlemler sonrasında güneş hücrelerinin akım-voltaj ölçümleri güneş simülatöründe gerçekleştirilmiş ve bütün güneş hücreleri için açık devre voltajı 494 mV, kısa devre akımı 13,95 mA, doluluk faktörü 80,1 ve verim 8,83 ortalama değerleri elde edilmiştir. Regresyon analizi çalışmalarında en yüksek R2 değerleri, ikinci dereceden nonlineer rasyonel modeller ile kesme ve lepleme çalışmalarında ve üçüncü dereceden nonlineer polinom model ile ise tekstürleme işleminde elde edilmiştir. Optimizasyon çalışmalarında kurulan bütün lineer ve nonlineer regresyon fonksiyonları için en iyi sonuçlara Diferansiyel Gelişim ve Benzetimli Tavlama Algoritmaları ile ulaşılırken Rastgele Arama algoritması ise en kötü sonuçları vermiştir.
Vasıfsız çelik ve refrakter metallerin silisyum içeren seramik özellikli kaplamalarla oksitlenmeye karşı korunması
Havacılık ve uzay taşıtlarında, enerji dönüşüm sistemlerinde günümüzde kullanılmakta olan Nikel (Ni) ve Cobalt (Co) esaslı süper alaşımların kullanım sıcaklıkları limitlerine yaklaşmışlardır. Termodinamik açıdan incelendiğinde ısı enerjisinin işe dönüştürülmesinde, artan sıcaklıkla birlikte verimin ve performansın artacağı açıktır. Bu yüzden hem mekanik açıdan yüksek mukavemetlere sahip hem de yüksek sıcaklıklarda oksitlenme dirençleri arttırılmış malzemelere ihtiyaç duyulmaktadır. Bu çalışmada, yüksek sıcaklıktaki hava ortamında oksitlenme dirençleri düşük olan Niyobyum (Nb) ve Molibden (Mo) gibi refrakter metallerin, bu tür dirençlerini artırma amacıyla, yüzeylerine uygulanan, silisyum ve alüminyum içerikli kaplamalar incelenmiştir. Benzer türdeki kaplamalar, oksitlenme direnci düşük bir karbon çeliğine de (AISI 1040) uygulanmıştır. Kutu sementasyon yöntemiyle yapılan kaplamaların içyapıları ve oksitlenme davranışları bu tez kapsamında irdelenmiştir.
Design of synthesis of new generation rare earth doped K2Ln2Ti3O10 semiconducting films and their industrial applications
In this study synthesis and characterization of K2Ln2Ti3O10 (Ln; La, Nd, Gd, Sm, Dy) thin films were investigated for photocatalyic applications. Newly developed layered perovskite structures are produced by sol-gel method. With this aim, transparent solutions were prepared from K, Ti, La, Nd , Gd, Sm and Dy based precursors, propionic acid and glacial acetic acid (GAA). The obtained solutions were dried at 200 degree celcius in air to form gel structure of KLTO mixture and heat treated at 850 degree celcius for 3 hours in air. After the sintering, the powders were dispersed in propionic acid and the obtained suspensions were deposited on Si substrates using spin coating system and then annealed at 1000 degree celcius for 5 hours in air. Thermal, structural, microstructural, mechanical properties of the coatings were characterized through differential thermal analysis-thermogravimetry (DTA-TG), Fourier transform infrared (FTIR), X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy-energy dispersive spectroscopy (SEM-EDS), surface profilometer, nanoindenter and scratch test devices. Methylene blue photocatalytic performance experiments were carried out in a solar box which is simulating natural radiation and ultraviolet-visible (UV-Vis) absorption spectra. According to the measurement results of K2Ln2Ti3O10 (Ln; La, Nd, Gd, Sm, Dy) samples, K2La1.5Sm0.5Ti3O10, exhibit the highest photocatalytic activity.
Ti6AI4V alaşımının içyapı ve yüzey özelliklerinin CaP bileşikleri ile doyurulmuş Mg içerikli MAO filmlerinin oluşumuna etkisi
Doğal kemik yapısında bulunan hidroksiapatit fazı ve yine kemik yapısında bulunan pek çok iyonun yüzey modifikasyonları ile metalik malzemelerin üzerine kaplanması veya yüzeyde oluşturulması günümüzde uygulanan yöntemlerdir. Bu çalışmada, biyomedikal uygulamalarda en çok kullanılan metalik malzemelerden biri olan Ti6Al4V alaşımı altlık olarak kullanılmış olup, termal işlemler ile malzeme iç yapısının değiştirilmesiyle yüzey aktivitesi de değiştirilmiştir. Isıl işlem ile elde edilen aktif yüzeylerin, yüzey modifikasyonları ile daha biyouyumlu ve biyoaktif özellik göstermesi amaçlanmıştır. Yüzey modifikasyon yöntemlerinden mikro ark oksitleme (MAO) yöntemi kullanılarak altlık yüzeyinde gözenekli ve kararlı seramik oksit tabakası, magnezyum katkılı kalsiyum fosfatlı elektrolit yardımı ile oluşturulmuş ve oluşan tabakanın malzeme yapısıyla nasıl değişim gösterdiği incelenmiştir. Magnezyum' un ise Ti6Al4V alaşım yüzeyinde oluşan titanium oksit ile birleştirilmesinin biyouyumluluk özelliğini geliştirdiği. MAO ile oluşturulmuş Mg dope edilmiş gözenekli tabakanın, kemik ile implantın sıkıca kaynaşmasına olanak sağladığı bilinmektedir. Elde edilen kaplamaların faz tanımlamaları Rigaku D-max-2200-PC XRD (X-ray diffractometer) ile; yüzey morfolojileri ve elementel analizler JEOL-JJM 6060 model SEM ve EDS (energy dispersive X-ray spectroscopy) sistem eklentisi ile; yüzey pürüzlülükleri ise XP2 yüzey profilometresi (Ambios XP2 Stylus Profiler) ile belirlenmiştir. Kaplamaların elektrokimyasal karakterizasyonları Gamry Reference 3000 model Potansiyostat/Galvanostat ile gerçekleştirilmiştir. Yapılan çalışmalar sonucunda yaşlandırma ısıl işlemi ile elde edilen yapıların in-vitro biyoaktivite testlerinde daha hızlı HAp tabakası oluşumu gözlenmiştir.
Bioactive coatings for functionalization of the medical implants
Titanium (Ti) and its alloys are widely used as implant materials because of excellent mechanical properties and corrosion resistance. However, Ti and its alloys are bioinert. In order to improve the bone bonding ability, titanium is generaly coated with osteoconductive biomaterials such as CaP ceramics. To enhance the biocompability, CaP coating is generally modified by doping with trace amounts of beneficial elements (Mg2+, Sr2+, Na+, K+, F−, Zn+2) which are existed in natural bones. Although the amount of these substitutions is small, they play important roles in the biological activity and interaction between the bone mineral and CaP based implant materials. Several calcium phosphate coating techniques have been used as plasma spraying, biomimetic deposition, sol-gel, and electrochemical deposition. The electrochemical deposition has a variety of advantages such as low process temperature, ability to deposit on porous or complex shape of substrate, low cost and easiness of thickness control. The aim of the study was to investigate the effect of Mg-substitution on corrosion and bioactivity properties of CaP coatings on Ti6Al4V substrates via electrodeposition technique. Chemical and morphological characterizations of the coatings were examined by using X-Ray Diffraction (XRD), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) and Scanning Electron Microscopy (SEM). Additionally, corrosion properties of the coatings were studied electrochemically by potentiodynamic polarization technique in simulated body fluid (SBF) at 36±1°C and bioactivity properties of the coatings investigated in SBF with varying time 1, 7 and 14 days. In conclusion, Mg-subtitution, while enhancing the bioactivity properties of the coatings, there is no affirmative effect on corrosion properties of the coatings.
Çeliklerde x ışınları yöntemi ile artık östenit ve indentasyon yöntemi ile artık gerilme tayini
Kaynak, döküm, yüzey işlem ve ısıl işlem görmüş malzemelerde plastik deformasyon veya ısıl etkiler sonucunda malzeme içerisinde artık östenit ve artık gerilmeler oluşur. Çeliklerde artık östenit miktarının belirlenmesinde en doğru ölçümlerin, X-ışınları kırınımı yönteminden elde edildiği düşünülmektedir. Bir yarı tahribatlı yöntem olan indentasyon yöntemi son yıllarda artık gerilme miktarının doğrudan ölçülebilmesi amacıyla kullanılmaya başlanmıştır. Bu tekniğin, artık gerilmelerin değerlendirilmesinde hızlı ve güvenilir olduğu için, gelecekte de yaygın bir uygulama haline gelmesi öngörülmektedir.Bu çalışmada, ısıl işlem görmüş AISI 5115 (16MnCr5) sementasyon çeliği ve AISI 52100 (100Cr6) rulman çeliği incelenmiştir. Isıl işlem görmüş ve ısıl işlem görmemiş her iki malzemenin tel erozyon cihazında (EDM) kesim işlemi yapılarak çalışmada kullanılacak numuneler elde edilmiştir. Numunelere zımparalama ve parlatma işlemleri yapılarak, düzgün yüzeyler elde edilmiştir. Herbir numunenin mikroyapıları Nikon Eclipse ME 600 metalografik optik mikroskopta elde edilmiştir. Artık östenit miktarı ölçümü için X ışınları difraksiyon cihazı (XRD) kullanılmıştır. Daha sonra numuneler üzerinde, Dynamic Ultra Micro Hardness (DUH) cihazında 200, 400, 600, 800 ve 1000 mN yükler altında sertlik ölçümleri yapılmıştır. Herbir ısıl işlem yapılmış ve yapılmamış numunenin, aynı maksimum yükler altında, yük-penetrasyon derinliği eğrileri, yükleme-boşaltma çevrimlerinden elde edilmiştir. Yükleme-boşaltma eğrilerinin sonuçları karşılaştırılarak artık gerilmenin tipi belirlenmiştir. Artık gerilme değerlerinin bulunması için çekme ve basma artık gerilmeleri için ayrı ayrı hesaplama yapılmıştır.
Şekil bellekli alaşımların (nikel ve diğer element bazlı) ark ergitme yöntemiyle üretimi, metalurjik yapılarının tayini ve özelliklerinin incelenmesi
Bu çalışmanın amacı, NiTi ve Ti-Nb-Al alaşımlarını üretmek ve bunların şekil hafıza özelliklerini incelemektir. Çalışmada, farklı kompozisyonlarda Nikel-Titanyum ve Titanyum-Niyobyum-Alüminyum şekil hafızalı alaşımları vakum ark ergitme metodu ile üretilmiştir. Elde edilen alaşımlardan bazılarına farklı ısıl işlemler uygulanmıştır.Tüm numunelerin mikroyapı ve kimyasal kompozisyonları sırasıyla, optik mikroskop ve taramalı elektron mikroskobuyla (SEM) incelenmiştir. Ayrıca, X-ışınları difraktometresi (XRD) kullanılarak alaşımların faz yapıları belirlenmiştir.
SiC tane katkılı alümiyum kompozitlerin toz metalurjisi ile üretimi ve karakterizasyonu
Bilim ve teknoloji alanındaki gelişmeler sonucunda kompozit malzemelerin önemi gittikçe artmaktadır. Artık tek yönlü malzemeler teknolojinin ihtiyacını karşılamamaktadır. Bu nedenle birçok araştırmacı kompozitlerin üretim yöntemleri ve özelliklerinin geliştirilmesi konusunda yoğun çabalar sarf etmektedirler. Kompozit malzemeler geliştirilmeye başladıkları günden itibaren geleneksel malzemelerin yerini almaya başlamışlardır. Özellikle uzay, uçak ve otomotiv sanayi gibi sektörlerde kullanımları oldukça artmaktadır. En çok kullanılan tiplerinden biri metal matrisli kompozitler, yüksek akma mukavemeti, yüksek elastiklik modülü, yüksek basma gerilmesi, yüksek aşınma direnci, düşük termal genleşme katsayısı ve yüksek sıcaklık mukavemeti gibi özelliklere sahip olduklarından oldukça önemlidir.Bu çalışmada, SiC parçacık takviyeli Al 2017 alüminyum alaşımlı metal matrisli kompozitler toz metalürjisi yöntemiyle üretilmiştir. Üretilen kompozitlerde SiC takviye elemanı oranları ağırlıkça %5 ve %15 olarak seçilmiştir. Toz karışımlar 680 MPa ve 780 MPa'da tek yönlü bir kalıpta preslenerek blok numuneler üretilmiştir. Elde edilen bütün numuneler, Kademeli sıcaklık artışıyla; 30 dakika süreyle 300 °C'da yağlayıcı uçurma işleminden sonra 100 dakika 620 °C tüp fırında argon gazı ortamında sinterlenmiştir. Sinterleme sonrası numunelerin mikro yapı incelemeleri, çekme deneyi, sertlik, yoğunluk ve gözenek ölçümleri yapılmıştır. Sonuç olarak, üretilen kompozitlerde; toz tane boyutu küçüldükçe ve presleme basıncının artmasıyla yoğunluğun arttığı, prozitenin azaldığı ve mekanik özelliklerinin iyileştiği, takviye elemanı olarak kullanılan SiC'ün ağılıkça % miktarı arttıkça üretilen kompozitlerde prozitenin arttığı, yoğunluğunun düştüğü ancak sertliğinin arttığı görülmüştür.Anahtar kelimeler: Metal matriks kompozitler, Toz metalürjisi, Sinterleme.
Saniter seramik sektöründe kullanılan refrakter malzemelerin geliştirilmesi
Bu tez çalışmasında, seramik sağlık gereçleri üretiminde, fırın arabalarında yer alan kordiyerit refrakter malzemeler kullanılmıştır. Kullanım süresi dolmuş kordiyerit refrakterler kırılıp fraksiyonlarına ayrılarak karışımda %68,5 oranında kullanılmıştır. Günümüzde, refrakter malzeme üretiminde kullanım oranı %15-20 arasındadır. Oluşturulan karışım sinterlenme sonrası bu sektörde kullanılan kordiyerit refrakter malzemelerin mekanik ve fiziksel özellikleriyle karşılaştırılmıştır.Oluşturulacak karışımın hammaddeleri, yüzdeleri ve tane fraksiyonları belirlenmiştir. Kullanılan hammaddelerin XRF, XRD ve tane dağılım analizleri yapılmıştır. Farklı pres basıncında şekillendirilen örneklerle fırın eğrisi çalışması yapılmıştır.Elde edilen nihai ürünlerin mekanik ve fiziksel özellikleri karakterize edilmiştir. Sonuçlara göre ısıtma rejimiyle optimizasyon yapılmıştır ve K2-b nihai ürünü referans değerlere en yakın olandır. Oluşturulan karışımların sinterlenmesi sonrası her bir nihai ürünün XRD ve SEM analizleri incelenmiştir.En iyi sonuca ulaştığımız K2-b nihai ürününe eğme mukavemeti ve termal şok dayanımı testleri yapılmıştır. Eğme mukavemeti değeri 12 MPa ' dır ve termal şok dayanımı testi olumludur.
Porselen karolar için cam seramik sırların geliştirilmesi
Bu çalışma kapsamında, hızlı pişirim porselen karolar için cam seramik sırların geliştirilmesi araştırılmıştır. Yüksek aşınma direncine ve beyazlığa sahip, saten görünümlü, düşük maliyetli, endüstriyel koşullarda kullanılabilecek sırların geliştirilmesi amaçlanmıştır. Yapılan tüm çalışmalar Ege Seramik San.Tic.A.Ş fabrikalarında endüstriyel şartlarda gerçekleştirilmiştir. Hedeflenen sırların geliştirilmesi için; öncelikle hızlı pişirim koşullarına uygun aşınma direnci ve beyazlığı yüksek frit üretimi için çalışmalar yapılmıştır. Endüstriyel şartlarda kullanılabilecek cam seramik sistemlerinden diopsit esaslı frit geliştirilmesi için doğalgazla çalışan potalı frit fırını kullanılmıştır. Diopsit kristalleri oluşturmak için tasarlanan üç reçete bu fırında 1520 0C 3,5 saat süreyle ergitilerek fritleştirilmiştir. Fritler astarlı porselen karolara uygulanmış ve çıplak gözle değerlendirilmiştir. İçerisinden uygun görülen reçeteye faz analizi yapılmış ve analiz sonucunda ana faz olarak diopsit kristalleri belirlenmiştir. Yine bu frite yapılan ısıtıcılı mikroskop analizinde ergime davranışları incelenmiştir.Geliştirilen frit kullanılarak oluşturulan sırlar astarlı porselen karolara uygulanarak endüstriyel şartlarda pişirilmiştir. İstenen görünüme sahip sır reçetesi oluşturulana kadar çalışmalar yapılmış ve sonucunda iki reçete uygun görülmüştür. Uygun görülen sırlar Harkort, aşınmaya karşı direnç, kimyasallara dayanım, X ışını kırınım ( XRD ) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) analiz teknikleriyle karakterizasyon çalışmaları yapılmıştır.Sonuç olarak maliyeti düşük, hızlı pişirim şartlarına uygun, porselen karolar için aşınma direnci yüksek ve beyaz mat sırlar geliştirilmiştir.
Atomizasyon yöntemiyle toz metal üretimi ve tozların karakterizasyonu
Bu çalışmada, metal tozu üretim yöntemlerinden atomizasyon yöntemleri araştırılmış, gaz ve su atomize yöntemleri incelenmiştir. Gaz atomizasyon yöntemi metal tozu üretiminde kullanılan tekniklerden biridir. Bu yöntemle metal tozu üretiminde nozul, gaz jetinin akışını kontrol ederek, istenilen özelliklerde tozun üretilmesini sağlar. Nozullar, serbest düşmeli ve yakından eşlemeli olmak üzere iki tip olarak tasarlanmaktadır. Gaz atomizasyon yöntemi ile metal tozu üretiminde nozul tipi toz boyutu ve dağılımını ve tozların şeklini birinci derecede etkilediği için son derece önemlidir. Su atomizasyon yönteminde su basıncı ve su jetlerinin geometrisi toz boyut ve şeklinde oldukça önemlidir. Altı tip su jeti modeli bulunmaktadır. Her iki yöntemde de bu parametrelerin etkisi toz karakterizasyon yöntemleriyle gözlemlenebilir.
Demir esaslı metal tozlarından geleneksel ve mikrodalga sinterleme yöntemleri ile malzeme üretimi ve özelliklerinin karşılaştırılması
Toz Metalurjisi prosesinin en önemli kademelerinden biri sinterlemedir. Sinterleme, ham kompaktın ısıtılması ile sıkıştırılmış parçacıkların bağlanarak yoğunlaşma sonucu dayanımın arttığı ısıl işlemdir. Kompaktın nihai özelliklerinin kazandırıldığı bu aşama aynı zamanda enerji ve zamanın en çok tüketildiği prosestir. Son yıllarda yapılan çalışmalar toz metalurjisi kompaktların mikrodalga enerjisi ile sinterlenmesi sonucu bu tüketemin azaltılacağı gibi mekanik özelliklerinin de geliştirilebileceğini göstermiştir. Mikrodalga enerjinin olumlu etkilerine odaklanan bu çalışmada tüm mühendislik malzemelerinde en çok tüketilen demir ve demir alaşımları kullanılmıştır. Bu kapsamda, Fe, farklı oranlarda Cu katkılı Fe-Cu, farklı oranlarda bronz alaşımı katkılı Fe-bronz, 316L, farklı oranlarda Cu katkılı 316L-Cu, farklı oranlarda bronz alaşımı katkılı 316L-bronz kompaktlar geleneksel yolla ve mikrodalga enerjisi ile sinterlenmiştir. Farklı bileşimdeki demir esaslı kompaktlara uygulanan bu iki yöntemin mekanik özelliklere etkisinin belirlenebilmesi için 3-nokta eğme deneyi numuneleri kullanılmıştır. Yapılan karakterizasyon çalışmalarında; boyutlandırma ile hacimsel değişim, civa gözenekölçer ile gözeneklilik miktarı, 3-nokta eğme deneyi ile eğme dayanımı ve çökme miktarı, optik mikroskop ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile mikroyapısal ve morfolojik özellikler ve enerji dağılım spektrometresi (EDS) ile yapıdaki elementel değişimler belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlar, mikrodalga enerjisi ile sinterlenmiş demir esaslı kompaktların mekanik özelliklerinin geleneksel yolla sinterlenmiş kompaktlara göre daha üstün olduğunu göstermiştir
Optimization of superconducting and mechanical properties of coated superconductor films
The aim of this study is to determine microstructure, superconducting and mechanical properties of YBa2Cu3O6.56 (YBCO) and YBCO thin films with Manganese (Mn) addition and BaMnO3 formation as a flux center. With this regard, YBCO superconducting films with/without Mn were spin-coated onto (001) SrTiO3 (STO) single-crystal substrates by metalorganic deposition using trifluoroacetate (TFA-MOD) technique.In order to determine solution characteristics which influence thin film structure; turbidity, pH values and rheological properties of the prepared solutions were measured by Turbidimeter, pH meter and Rheometer machines before drying and heating processes. In order to use suitable process regime, to define chemical structure and reaction type of intermediate temperature products, Differential Thermal Analysis-Thermograviometric (DTA-TG) and Fourier Transform Infrared (FT-IR) analysis were performed in the powder production using xerogels. Structural analysis of the produce films was performed through multipurpose X-ray Diffractometer (XRD). Surface morphologies of the films were investigated using Scanning Electron Microscope (SEM) and Atomic Force Microscope (AFM). Mechanical properties of thin films were determined as a function of Mn addition by CSM nanoindentation tester by calculating Young?s modulus and hardness due to load?unload sensing analysis. Elastic properties and limit (E and ? y) of film and substrate materials was designated by using finite element method (FEM) and nanohardness experiments. Failure properties of films ( ? f) will be obtained using a different algorithm with FEM.
Processing, characterization and development of rare earth doped lead magnesium niobate ferroelectric ceramic capacitors by sol-gel technique
The present thesis demonstrates synthesis, characterization and electrical properties of relaxor ferroelectric pure Lead Magnesium Niobate (PMN) and Rare Earths (RE) (Er, Eu, Dy, Sm and Tb) doped nano scale powders and PMN thin films on n-type Si substrates using sol-gel technique for capacitor applications. With this respect, transparent solutions were prepared from Pb, Mg and Nb based precursors, methyl alcohol and glacial acetic acid (GAA). The obtained solutions were dried at 80 degree celcius for 60 minutes in air to form gel structure of PMN mixture and heat treated at 530 degree celcius for 3 hours and consequently annealed at 950 degree celcius for 2 hours in air. After the sintering, the PMN powders were milled for 12 hours at room temperature to obtain PMN based nano scale powders. Finally, the powders were dispersed in alcohol and the obtained suspensions were deposited on n-type Si substrates using drop and spin coating systems and then annealed at 730 degree celcius for 1 hour in air. Thermal, structural, microstructural, optical, mechanical and electrical properties of the powder and the coatings were characterized through differential thermal analysis-thermogravimetry (DTA-TG), Fourier transform infrared (FTIR), X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy-energy dispersive spectroscopy (SEM-EDS), atomic force microscopy (AFM), dynamic ultra hardness tester (DUH), scratch tester, refractometer, spectrophotometer, high resolution dielectric analyzer machines and Keithley 2400 for current-voltage characterization. The results showed that it was possible to produce the perovskite phase PMN based thin films at 730 degree celcius using sol-gel derived powder precursor suspension method. The optimum capacitor films were successfully applied to a light emitting diode (LED) flash device for camera for very low filling and draining time (17 ms).
Titanyum dioksit esaslı fotokatalizör kullanılarak toksik madde içerikli atık suların detoksifikasyonu
Sanayi, tarımsal faaliyetler ve evsel ürünlerde kullanılan kimyasallar artan bir ivmeyle çevre kirliliğine yol açmaktadırlar. Bu kimyasallar son derece düşük konsantrasyonlarda bile zararlı olabilecek maddeleri içermektedirler. Söz konusu bu maddeler su, hava ve toprağı küresel düzeyde kirletmektedir. Özellikle son yıllarda atmosferin ve yaşadığımız çevrenin evsel ve endüstriyel atıklardan dolayı kirlenmesi, en ciddi sorunlardan biri haline gelmiştir. Çevre kirliliğinin gideriminde kimyasal arıtım ve kimyasal dezenfeksiyon yerine güneş ışığı gibi yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanılması çevre dostu sistemlerin geliştirilmesinde büyük önem taşımaktadır. Bir fotokatalizör varlığında kirlilik giderimi çevre dostu uygulamalara örnek verilebilir.Bu çalışmada sol-jel tekniği ile cam altlıklar üzerine endüstriyel boyutlarda Vanadyum (V), Erbiyum (Er), Seryum (Ce) katkılı/katkısız TiO2 ince film kaplamaların üretilmesi ve bu altlıklar kullanılarak atık sularda bulunan siyanürün fotokatalitik parçalanması amaçlanmıştır. Üretilen filmlerin yapısal, mikroyapısal, elektriksel özellikleri incelenmiş ve cam altlıklar üzerine kaplanmış ince filmler UV/güneş ışık kaynağı altında atık sularda bulunan siyanürün fotokatalitik parçalanmasında fotokatalizör olarak kullanılmıştır. Sonuç olarak modifiye edilmiş TiO2 filmlerin kullanımıyla atık sularda bulunan siyanürün parçalanmasında 85-90% verim elde edilmiştir.
Synthesis of superconducting films and improvement of their flux pinning properties with barium zirconate nanoparticles using chemical solution deposition method
The present thesis demonstrates synthesis and characterization of BZO doped YBCO and GdBCO superconducting thin films on STO and LAO single crystal substrates using chemical solution deposition technique for high magnetic field applications. With this respect, transparent solutions were prepared both from commercially available YBCO powder and metal acetates seperately by using different types of solvents as methanol, ethanol and propionic acid. Contact angle values of these solutions on STO and LAO substrates were determined to estimate their wettability features. A detailed rheological characterization was performed to determine shear profile and scrutinize effect of temperature on viscosity. The solutions were spin coated on the substrates and heat treated according to the profile. Thermal, microstructural and electrical properties of BZO doped superconducting thin films were determined through DTA-TG, FTIR, XRD, SEM-EDS, AFM, inductive critical transition temperature, inductive critical current density and transport measurements. The results show that six mol percentage BZO doped YBCO samples on both substrates possess the highest critical current density value for all magnetic fields. Additionally, GdBCO superconducting thin films exhibit higher critical transition temperature and self-field critical current density values in comparison to the YBCO films. According to the measurement results of GdBCO samples, the twelve mol percentage BZO doped GdBCO sample on STO substrate possess the highest critical current density value for all magnetic fields. These results indicate that the BZO dopant in the structure act as artificial pinning centers and increased the current carrying capability of films in magnetic field conditions.
Physical and electrochemical characterization of co-deposited TiO2 and MgO layer on Ti6Al4V by micro arc oxidation (MAO)
Although Mg has limited amount in natural bone structure; its presence is vital for bone growth. The intention of this study is to obtain a composite oxide layer which is porous, well-adherent and integrated with elemental or oxide form of Mg inside titanium oxide on the surface of Ti6Al4V. It is expected that integration of Mg in titanium oxide on Ti6Al4V surface will develop this biocompatibility properties. The porous layer which will be formed by MAO will cause a strong adhesion of the implant and bone. Finally the presence of Mg in MAO modified coating on implant materials will improve the bioactivity of the implant in vivo conditions.Phase identifications of the fabricated coatings were performed by Rigaku D/max-2200/PC XRD (X-ray diffractometer) and surface morphologies were investigated using JEOL-JJM 6060 model SEM (scanning electron microscopy) with an EDS (energy dispersive X-ray spectroscopy) system attachment. Surface roughness of coatings was analyzed by XP2 surface profilometry (Ambios XP2 Stylus Profiler). Electrochemical characterization of coatings was analyzed with potentiostat/galvanostat (Gamry Reference 3000 Potentiostat/Galvanostat/ZRA). It was shown that Mg was doped into the titanium oxide and a new phase, magnesium dititanate had been obtained. The structure of coatings was porous and doped with Mg at concentration between 2.35 - 7.05 percent.
Production and wear behaviour of micro-arc coated magnesium alloys
The objective of this study is to produce micro-arc oxide coatings on magnesium alloys and to investigate their structural, mechanical and tribological properties. Micro-Arc Oxidation (MAO) is an environmentally friendly and novel surface technology that forms a protective and well adhered ceramic coating on light metals such as magnesium, aluminium and titanium. In this study, AZ91D and AM60B magnesium alloys commonly used in automotive and aerospace industries were surface-treated using Keronite MAO equipment in an alkaline electrolyte with low concentrations of potassium hydroxide, potassium phosphate tribasic and sodium aluminate. Two different MAO coatings of 10 microns and 25 microns thickness were obtained. The microstructure and phase composition of MAO coatings were analysed using scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD) respectively. The scratch tests were carried out to determine the adhesion strength of the MAO coatings. The tribological behaviour of MAO coatings under dry sliding conditions against 100Cr6 steel ball was investigated using ball-on-plate test configuration. The results indicated that the adhesion strength of MAO coatings was improved with increasing coating thickness. The MAO coatings significantly enhanced the wear resistance of magnesium alloys with increasing coating thickness. For uncoated magnesium alloys, abrasive and adhesive wear mechanisms acted together during sliding motion while abrasive wear mechanism was predominant for MAO coatings.
Use of huntite and hydromagnesite mineral in plastic materials as a flame retardant
In this study, flame retardancy properties of huntite/hydromagnesite mineral in plastic compounds were investigated for electrical applications. Prior to production of composite materials, huntite/hydromagnesite mineral was ground at particle sizes of 10 ?m, 1 ?m and 0.1 ?m. The ground minerals with different particle size and content levels were added to the plastic compounds to produce composite materials. After fabrication of huntite/hydromagnesite reinforced plastic composite samples, they were characterized by using DTA-TG, FTIR, XRD and SEM-EDS. Mechanical and electrical properties of the composites were also evaluated through tensile testing, hardness, multimeter and empedance machines. In addition, flame retardancy test were performed as a main objective of this research. By this way the effect of size distribution of the additives and the effect of the concent levels of the additives in the plastic compounds by means of flame retardancy are measured with this regard. It was concluded that flame retardant properties of plastic composites were improved depending on particle size and particle content of huntite/hydromagnesite minerals.
316L PÇ üzerinde hap filmlerin üretimi ve kimyasal ve morfolojik özellikleri
The hydroxyapatite (HA) coatings have long been widely used on implant materials as thin films. 316L stainless steel (SS) was used as metallic biomaterial because of their superior strength, biocompatibility, durability and resistance to corrosion in physiological environment. The main objective of this thesis was to form HA coatings on medical grade 316L SS in an electrolyte containing Ca2+ and H2PO4- ions by using an galvanostatic electrochemical deposition technique and investigate the chemical composition and morphology of these coatings. The phases of depositions were characterized by X-Ray diffraction (XRD) and Fourier transform infra-red spectroscopy (FTIR). Morphology of the coatings was investigated by scanning electron microscope (SEM). Ca/P atomic and weight and ratios calculated by energy dispersion spectroscopy (EDS) analysis and results compared with the quantitative analysis of crystalline components in the XRD patterns. The average crystal size of HA coatings was calculated by the Scherrer?s equation. It?s concluded that galvanostatic electrochemical deposition is a useful technique to deposit HA coatings on 316L SS. The results showed that deposition parameters like current density, total amount of charge, electrolyte concentration and process temperature were determiner for which calcium phosphate phase will be deposited and they mainly affect the morphological structure of the coatings.
Production and characterization of al-based metal matrix composites by high energy ball milling and squeeze casting techniques
In this study, composites of an aluminium-copper alloy EN AW-2017 (3.9Cu, 0.6Mn, 0.7Mg, bal. Al, wt.%) containing 5 and 15 vol. % particulate silicon carbide reinforcement matrix alloy samples were successfully produced by high-energy ball milling and squueze casting process.The effect of squeeze pressure during solidification was evaluated with respect to microstructural characteristics using optical microscopy and SEM. This study presents the effect of SiC particles on the aging behavior, and mechanical properties. Squeeze cast microstructure showed relatively uniform reinforcement distribution.The porosity level of composites was found to be below 0.5 vol.%. T6 heat treatment was applied for the matrix and composites. In composites, hardness increased with increasing volume fraction of SiC. After T6 heat treatment, The composite with 15 vol.% SiCP exhibited higher increase in hardness in comparison to matrix and the composite 5 vol.% SiCP.Ultimate tensile strength, yield strength and elongation the produced of 5 vol.% SiC composite were found to be 213 MPa, 130 MPa and 3.73% respectively. For 15 vol. % SiC composites, ultimate tensile strength, yield strength and elongation were measured as, 208 MPa, 190 MPa and 3.16% respectively. Fracture behaviour showed that, the failure in composites occurs in both the matrix and particles simultaneously.
Production of hydroxyapatite coating by sol-gel technique on 316L stainless steel and its corrosion properties
Hydroxyapatite (HAP) coatings which are widely used for orthopedic and dental prosthesis were produced on 316L stainless steel substrates via sol-gel technique by using sol solution containing Ca(NO3)2.4H2O and C6H15O3P as calcium and phosphorus precursors, respectively. In the study, surface modifications processes named as alkali and acid treatment, and formation of CaP seed by the electrodeposition technique were applied to the substrate so as to establish and induce a bioactive HAP layer on the surface of substrates. Effect of aging time and pH of the sol solution on the properties of sol-gel coating were investigated and successfully optimized for HAP phase formation. Besides, effect of chemical additives to the sol solution on the coating morphology and phase structure was studied. Results revealed that surface modification via electrodeposition route has improved the coating quality and provided coating with a porous and crack free structure derived from the sol solution with pH adjusted to 2.25 and subjected to aging process for 24h. It was also observed that silica addition into the sol solution has provided affirmative effect on the coating quality. Corrosion efficiencies of the coatings produced were determined in the physiological saline solution (0.9 percent NaCl) by means of polarization and electrochemical impedance spectroscopy studies. Obtained HAP coatings were found to show better corrosion performance compared to the uncoated 316L stainless steel substrate. It was concluded that there was an inverse relation between corrosion performance of the coating and porosity, that is the lower corrosion performance of the coating corresponds to increasing porosity.
AISI 1040 çeliğinin yüzeyinde oluşturulan borür tabakasına difüzyon tavlamasının etkisi
AISI 1040 çeliği endüstride yaygın olarak kullanılan bir çelik olmasına rağmen düşük yüzey sertliğine sahip olmasından dolayı bazı sınırlamalara sahiptir. Daha geniş alanlarda kullanmak için çeşitli yüzey işlemleri yapılmaktadır. Biz de bu çalışmada, 900 °C ve 950 °C de Ekabor -2 tozu kullanılarak kutu borlama yöntemiyle 4 saat borlama işlemi gerçekleştirilmiştir. Borlama işlemini takiben %95 SiC ve % 5 Bentonit karışımı toz içerisinde 950 °C ve 1000 °C de 4 saat bekletme süresinde Difüzyon Tavlama işlemi gerçekleştirilmiştir. AISI 1040 çeliğinin yüzeyinde Borlama ve Difüzyon Tavlama İşlemi (DI) sonucunda elde edilen borür tabakasının morfolojisi optik ve SEM mikroskobu kullanılarak tayin edilmiştir. Elde edilen borür tabakasının sertliği Mikro sertlik cihazı kullanılarak, borür tabakasında oluşan fazlar, XRD metodu ile tespit edilmiştir. 1000 C de 4 saat yapılan DI işlemi ile tek fazlı Fe2B fazından oluşan bir borür tabakası elde edildiği XRD analizlerinde görülmüştür. AISI 1040 çeliğinin yüzey sertliği 233 HV0.05 iken borlama ve DAP işlemi ile birlikte 1950 HV0.05 e kadar yükselmiştir. 0,3 m/s kayma hızında 10 N yük altında kuru ortamda 500 metre kayma mesafesinde aşınma deneyleri Bilye-disk aşınma yöntemi kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Borlama işlemi ve Difüzyon tavlama sıcaklığı ile aşınma direnci artmıştır. Yüksek Difüzyon tavlama sıcaklığında en iyi aşınma direnci sağlamıştır. Borlanmış ve DAP uygulanmış AISI 1040 çeliğinin % 3.5 NaCl ortamında yapılan elektrokimyasal korozyon deneyleri yapılmıştır. En yüksek korozyon direncinin 1000 C de Fe2B fazından oluşan Tek fazlı borür tabakalarda olduğu tespit edilmiştir. Anahtar Kelimeler: AISI 1040 çeliği, Kutu Borlama, Difüzyon Tavlama İşlemi, Aşınma,
CNT\Epoksi kompozitlerde nano kil takviyesinin elektriksel ve termal özellikler üzerine etkisinin araştırılması
Bu tez çalışmasında epoksi matrisli polimer kompozit malzemelerin elektriksel ve termal iletkenliklerini iyileştirmek için çeşitli çalışmalar yapılmıştır. Karbon nano tüp ilavesinin polimer kompozitlerde elektriksel ve termal iletkenliği arttırdığı ancak bunun için matris içerisindeki dağılımın iyi olması gerektiği literatürde yapılan bazı çalışmalarla ortaya koyulmuştur. Bu çalışmada karbon nanotüplerin epoksi matris içerisinde dağılımını iyileştirmek için nanokil ve amino silan ajan (N-(2-Aminoethyl-3-aminopropyl)trimethoxysilane) kullanılmıştır. Farklı oranlarda karbon nanotüp ilavesi ile üretilen kompozitlere yine farklı oranlarda nanokil ve amino silan ajan takviye edilerek hem karbon nanotüplerin dağılımı hem de elektriksel ve termal iletkenlikleri üzerine etkisi araştırılmıştır.
Atık araç lastiklerinin sıcak asfaltın fiziksel ve mekanik özelliklerine etkisi
Ülkemizde ve tüm dünya da nüfus artış oranına bağlı olarak tüketim sarfiyatı da hızla artmaktadır. Tüketim oranın artması neticesinde atık malzemelerin geri dönüşümü önem kazanmış ve dünya ülkeleri için çevre korunumu adına en temel sorunlardan biri haline gelmiştir. Bu çalışmada ömrünü tamamlamış araç lastiklerinin doğaya atılmadan geri kazanımı amaçlanmıştır. Atık lastiklerin ısıl işlem ve kimyasal madde kullanmadan su jeti ile kauçuk tozu haline getirilip asfalt içine katılarak tekrar kullanılması amaçlanmıştır. Kauçuk lastik tozunun agrega ile 160 0C' de homojen karıştırılarak modifiye asfalt serimi yapılacaktır. Modifiye edilmiş asfaltın, sıcak ve soğuya karşı dayanım testi, ömür testi, çatlak oluşumu gözlenecektir ve sürüş esnasında ses desibeli ölçümü yapılacaktır.
Yumurta kabuğu, tavuk tüyleri ve mermer tozunun beton katkısı olarak kullanımı ve etkilerinin incelenmesi
Gıda endüstrisi atıkları, yaygınlığı, ulaşılabilirliği ve miktarı açısından büyük bir kullanım potansiyeline sahiptir. Bu araştırmada, yumurta kabuklarının çimentoya ikame yoluyla betona etkileri incelenmiştir. Ayrıca tavuk tüylerinin, yumurta kabukları ile birlikte bağlayıcı lif (fiber) amacıyla takviye malzemesi olarak kullanımının sonuçları da incelenmiştir. Yumurta kabuğunun etkilerinin kapsamlı değerlendirilmesi için, çimento sektöründe yaygın olarak kullanılan kalker ve mermer endüstrisi atığı olan mermer tozu da katkı olarak kullanılıp kapsam genişletilmiştir. Bu kapsamda, laboratuvar şartlarında katkısız bir çimento hazırlanıp, bu çimentoya tüm katkılar farklı oranlarda ikame edilerek 12 adet katkılı çimento numunesi hazırlanmıştır. Hazırlanan çimento numunelerinin fiziksel, kimyasal ve mekanik testleri yapılmıştır. Test sonuçlarına göre tüm numunelerin çimento standardına göre ayrı ayrı uygunluk değerlendirmesi yapılmıştır. Öğütülmüş yumurta kabuğunun %10'a kadar ikamesiyle CEM I 42,5 R Portland çimentosu üretimi yapılabileceği gibi, daha yüksek oranlarda kullanılabileceği de belirlenmiştir. Yumurta kabuğu ile üretilen çimentonun, betonda erken dayanımları artırma özelliğinin olduğu tespit edilmiştir. Ayrıca yumurta kabuğu ile birlikte çimentoya tavuk tüyü takviye edildiği takdirde betonun priz süresinin kısaldığı belirlenmiştir. 2023, x + 76 sayfa Anahtar Kelimeler: Çimento, Beton, Yumurta kabuğu tozu, Tavuk tüyü, Mermer tozu, Kalker.
AISI 8620 çeliğinin yüzey özelliklerinin geliştirilmesi
İmalat sanayinde kullanılan malzemelerde meydana gelen kayıpların (özellikle aşınma ve korozyon sebebiyle) önüne geçmek amacıyla yeni özelliklere sahip çelik türleri geliştirilmekte veya mevcut çelikler üzerine kaplama işlemleri yapılmaktadır. Sementasyon çelikleri olarak bilinen AISI 8620 çelikleri millerin, piston pimlerinin ve dişli çarkların yapımında yaygın olarak kullanılmaktadır. AISI 8620 çeliklerin korozyon, aşınma ve mekanik özelliklerini geliştirmek için çelik alaşımına krom, molibden, tungsten ve vanadyum gibi alaşım elementleri ilave edilir. Aynı zamanda çeşitli kaplama yöntemleri (elektrolitik, termal sprey, nitrürleme, borlama, fiziksel buhar biriktirme, kimyasal buhar biriktirme) kullanılarak mevcut çeliklerin yüzey özellikleri geliştirilmektedir. Bu çalışmada AISI 8620 çeliği elektrokimyasal olarak krom kaplandıktan sonra, kutu borlama yöntemi ile borlanmıştır. Kaplamaların optik ve SEM-EDX mikroskobu ile karakterizasyonu sonrasında yüzeyde oluşan fazların analizleri XRD yöntemiyle gerçekleştirilmiştir. İncelenen örneklerin sürtünme, aşınma ve sertlik davranışları daha sonra Tafel yöntemiyle kaplama öncesi ve sonrası korozyon özellikleri belirlenmiştir. Sonuç olarak borlanmış numunelerde; borlama sıcaklık ve sürelerinin artmasıyla borür tabaka kalınlıklarının arttığı tespit edilmiştir. Cr kaplı numunelere kıyasa borla kaplanan numunelerin sertlik değerinin daha yüksek olduğu görülmüştür. Cr kaplı numunenin aşınma hızı ve değerinin diğer numunelere göre daha düşük olduğu tespit edilmiştir. Korozyon dirençleri mukayese edildiğinde ise Cr kaplanan numunenin borla kaplanan numunelere göre daha yüksek korozyon direncine sahip olduğu görülmüştür.