236
Arşivlenen Tez
0
DOI Atanmış
0
Araştırmacı
0%
DOI Oranı
Anabilim Dalı
Üçgen kesitli kapalı ortamda engel kullanımının doğal taşınıma etkisinin sayısal olarak incelenmesi
Bu çalışmada, düşey adyabatik yüzeyine engel yerleştirilen üçgen kapalı ortamdaki doğal taşınım sayısal olarak incelenmiştir. Üçgen kapalı ortamın yatay eksenle yaptığı eğimin (=0º-315º), engel uzunluğunun (l*=0.125-0.375), engel genişliğinin (w*=0.025-0.125), düşey yüzey üzerindeki engel pozisyonunun (h*=0.1-0.7) ve engel ile havanın ısı iletim katsayısı oranlarının (kr=0.1-10 ve engel adyabatik) doğal taşınıma etkileri, 1000 ile 1000000 Rayleigh sayısı aralığında analiz edilmiştir. Yatay yüzey eğimli yüzeyden daha sıcak olup, düşey yüzey ise adyabatik sınır koşuluna sahiptir. Diferansiyel korunum denklemleri ticari bir hesaplamalı akışkanlar dinamiği programı olan Fluent 13.0. programı ile çözülmüştür.Yürütülen çalışma neticesinde, üçgenin eğimi ve engel parametrelerinin doğal taşınım üzerinde önemli etkisinin olduğu belirlenmiştir. Eğim açısının 90°'ye kadar olan ve 270°'den sonraki değerlerinde ısı transferi daha yüksektir, ancak 90° ile 270° arasında ısı transferi azalmaktadır. Ayrıca engel kullanımına bağlı olarak ısı transferinde %24.9 oranına varan bir düşüş meydana gelmektedir.Anahtar Kelimeler: Doğal taşınımla ısı transferi, üçgen kapalı ortam, eğimli üçgen kapalı ortam, engel kullanımı.
Karşıt akışlı konik vorteks tüp karakteristiklerinin incelenmesi
Vorteks tüpler dışarıdan herhangi bir kimyasal etki ve ısı transferi olmaksızın, basınçlı gaz akışını, sıcak ve soğuk olmak üzere iki ayrı akışa ayıran basit yapılı mekanik cihazlardır. Vorteks tüplerle ilgili deneysel çalışmaların büyük bir kısmı silindirik vorteks tüpler kullanılarak gerçekleştirilmiş olup konik vorteks tüplerin kullanıldığı çalışmaların sayısı oldukça sınırlıdır. Kurulan deney düzeneğinde, literatürde önerilen bir vorteks üreteci kullanılarak farklı koniklik açıları (ß=0÷6º), giriş basınçları (Pi=2÷5 bar), tüp uzunlukları(L/D=6÷12) ve tapa konumlarının(TK=L-5÷L+10) konik vorteks tüplerin performansına etkileri incelenmiştir. Vorteks tüplerin sıcak ve soğuk çıkışlarındaki akışkan sıcaklık farkları dikkate alınarak konik ve silindirik vorteks tüplerin performansları mukayese edilmiştir. Yapılan çalışmanın sonucunda vorteks tüplerin performansının kritik bir koniklik açısına kadar arttığı, bu açıdan sonra ise azaldığı görülmüştür. Elde edilen bulgulardan kritik koniklik açısı 2º olarak tespit edilmiştir. Tapa konumunun, incelenen diğer parametreler içinde vorteks tüp performansı üzerinde en az etkiye sahip olan parametre olduğu belirlenmiştir. Anahtar Kelimeler: Enerji ayrışması, Konik vorteks tüp, Vorteks tüp, Vorteks üreteci.
Yenilenebilir alternatif yakıtların dizel motorlarda kullanımının performans ve emisyonlar üzerindeki etkilerinin incelenmesi
Dizel motorları yüksek verim ve yüksek moment, artan devir sayıları, dayanıklılık ve benzin motorlarına kıyasla daha düşük karbon monoksit (CO) ve hidrokarbon (HC) emisyonu salınımı gibi üstünlükleri sebebiyle özellikle hafif karayolu taşıtlarında son yıllarda daha yaygın kullanılmaya başlanmıştır. Ancak, dizel motorları özellikle petrol kökenli yakıtlar kullanıldığında yüksek oranda azot oksit (NOx), is ve partikül madde (PM) emisyonu üretirler. Dizel motorlarında yakıt ekonomisi sağlamak ve zararlı egzoz emisyonlarını azaltmak için çeşitli yöntemler uygulanmaktadır. Bu yöntemler içinde konvansiyonel yakıtların özelliklerinin iyileştirilmesi amacıyla içerisine belirli oranlarda çeşitli alternatif yakıtların katılması ve konvansiyonel yakıtların yerine özellikle yenilenebilir alternatif yakıtların kullanımı kirletici emisyonlarının azaltılması ve gelecekteki enerji ihtiyacının karşılanması için umut verici bir çözüm olarak görülmektedir. Dizel motorlarda alternatif yakıt olarak kullanılabilecek yakıtlar arasında doğalgaz, hidrojen, biyogaz, biyodizel, alkoller ve çeşitli sentetik yakıtlar sayılabilir. Ayrıca motorinin özelliklerini iyileştirmek amacıyla özellikle içeriğinde oksijen bulunan metanol, etanol gibi alkoller, biyodizel ve çeşitli eterler dizel yakıtına belirli oranlarda katılabilmektedir. Bu çalışmada dizel motorlarda kullanılmaya elverişli çeşitli yenilenebilir alternatif yakıtların saf olarak ve motorine karıştırılarak kullanılmasının motor performansı ve egzoz emisyonlarına etkileri teorik ve deneysel olarak incelenmiştir. Anahtar Kelimeler: Dizel motorlar, Egzoz emisyonları, Motor performansı, Oksijenatlar, Yenilenebilir alternatif yakıtlar
Kamu binalarının enerji etkin tasarlanması sonucu oluşacak ısıl performanslarının incelenmesi
Dünyada gereksinim duyulan enerjinin büyük bir kısmı fosil bazlı kaynaklardan elde edilmektedir. Nüfusun hızla arttığı dünyamızda, enerji gereksinimi ve talebi de büyük bir hızla artmaktadır. Maalesef ki artan bu talebin dünya rezervleri tarafından, yakın bir gelecekte karşılanamaz duruma geleceği tahmin edilmektedir. Dünyada olduğu gibi gelişen ülkemizde de enerjiye olan talep her geçen gün artmaktadır. Fakat ülkemiz fosil yakıtlar bakımından kıt kaynaklara sahip olduğu için kullanılan enerjinin verimli ve etkin kullanımı büyük önem arz etmektedir. Ülkemizde tüketilen enerjinin %25' lik bir bölümü, binalarda ısınma amaçlı olarak kullanılmaktadır. Bunun sebebi ise binalarda yalıtımın ya hiç yapılmaması veya yetersiz yapılmasıdır. Binalarda yalıtım uygulamalarının usulüne uygun ve yeterli miktarda yapılması durumunda ise kayda değer bir tasarruf potansiyelinin olacağı açıkça görülmektedir. Bu çalışmada Gümüşhane ilinde bulunan bir kamu binasının yalıtımsız ve yalıtımlı halleri analiz edilmiş, yalıtımdan dolayı oluşan ilk yatırım maliyetinin, ne kadar sürede amorti edileceği hesaplanmış ve enerji kimlik belgeleri çıkarılmıştır. Yapılan çalışmada on beş kamu binasının Ansys-Fluent programı kullanılarak, dış duvarlarının yalıtımsız ve yalıtımlı halleri için ısı geçişi analizleri yapılmıştır. Daha sonra ise otuz üç kamu binasının termal kamera görüntüsü alınarak, yalıtımsız ve yalıtımlı halleri için bina dış yüzeyinde oluşan ısı dağılımları karşılaştırmalı olarak analiz edilmiştir.
AZ91 alaşımı yüzeyine MAO/HiPIMS-PVD yöntemleriyle büyütülen dubleks kaplamanın yapısal karakterizasyonunun incelenmesi
Bu çalışmada; sırasıyla AZ91 alaşımı üzerine Mikro Ark Oksidasyon (MAO) yöntemiyle MgO ara tabakası, Yüksek Güçlü Darbeli Magnetron Sıçratma-Fiziksel Buhar Biriktirme (HiPIMS-PVD) kaplama yöntemiyle CrAlYN/CrYN gradient kaplaması büyütülmüş ve magnezyum alaşımının yüzey özelliklerinin geliştirilmesi amaçlanmıştır. Hem MAO hem de HiPIMS-PVD kaplama yöntemlerinde kullanılan etkin kaplama parametreleri ve seviyeleri L4 deney planı kullanılarak Taguchi Deney Tasarım Yöntemine göre optimize edilmiştir. AZ91 alaşımı yüzeyine MAO/HiPIMS-PVD yöntemleriyle büyütülen dubleks kaplamaların yapısal karakterizasyonu, Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), X Işını Difraktometresi (XRD) ve Enerji Dağılım Spektrometresiyle (EDS), adezyon özellikleri Scratch Testi Cihazıyla ve yüzey profili Yüzey Pürüzlülüğü Test Cihazıyla analiz edilmiştir. Adezyon açısından optimize edilen dubleks yüzey işlemi ile AZ91 alaşımı üzerine büyütülen CrAlYN/CrYN gradient kaplamaların hem adezyonu iyileştirdiği hem de mekanik uyumsuzluğu giderdiği tespit edilmiştir. Elde edilen sonuçlar neticesinde AZ91 taban malzeme üzerine direkt büyütülen CrAlYN/CrYN gradient kaplamalara göre adezyon mukavemetinin yaklaşık 14 kat arttığı tespit edilmiştir.
Binalarda ısıl enerji depolama için faz değişim malzemelerinin kullanımının enerji verimliliği açısından araştırılması
Ülkemizde kullanılan enerji kaynaklarının kısıtlı ve bu konuda dışarıya bağlı olması sebebi ile "enerji verimliliği" önemli konular arasında yer almaktadır. Enerji tüketiminin en fazla olduğu yerlerden biri de konut sektörüdür. Konutlarda harcanan enerji oranını düşürmek için de günümüzde enerji etkin bina tasarımına önem verilmektedir. Binalarda enerji performansını artırmak için birçok çalışma yapılmış ve literatüre girmiştir. Bu çalışmalardan bir tanesi de binalarda ısıl enerji depolayan faz değiştiren malzemelerin (FDM) kullanılmasıdır. FDM'lerin kullanımı ülkemizde öncelikli araştırma alanları kapsamına girmektedir. Çalışma kapsamında binaların dış duvarında FDM'lerin kullanımının enerji verimliliği incelenmiştir. Bunun için, bina simülasyon programı "DesignBuilder" kullanılarak enerji senaryoları oluşturulmuştur. Bu senaryolara göre en etkin tasarım belirlenmeye çalışılmıştır. Bunun yanında, enerji tüketim değerlerinin düşürülmesi sonucunda karbon emisyon oranlarının da azalmasıyla çevre dostu yaklaşımlar sunulmuştur. Tez çalışmasında, FDM'lerin binalarda ısıl enerjiyi depolamak için kullanılmasıyla güneş enerjisinden daha uzun süre faydalanmak da amaçlanmaktadır. Elde edilen analiz sonuçlarından, kullanılan FDM'lerin çeşidinin ve dış duvar yapı bileşenindeki yerinin, yıllık ısıtma ve soğutma enerjisi kazancında etkin bir role sahip olduğu görülmüştür. İnfiniteRPCM21C'nin yıllık soğutma enerjisi kazancının %18.99 oranında, BioPCM27/Q21'in yıllık ısıtma enerjisi kazancının %21.32 oranında olduğu ortaya çıkmıştır. Analizler sonucunda FDM'lerin binalarda kullanımının enerji verimliliğini arttırarak, tüketim maliyetlerinin düşürülmesinde önemli derecede katkı sağladığı sonucuna varılmıştır. Bu tez çalışmasının hem ulusal ve uluslararası literatüre hem de sektöre katkı sağlayacağı düşünülmektedir.
Lamel grafitli (gri) dökme demirlerde dolum hızı, döküm sıcaklığı ve metalürji kalitesinin farklı kesit kalınlıklarında akıcılık özelliklerine etkisinin incelenmesi
Bu çalışmada, lamel grafitli dökme demir malzemelerin farklı döküm sıcaklıkları, farklı kesit kalınlıkları ve değişen döküm parametrelerinde alaşımın akıcılık özellikleri araştırılmıştır. Bunun için döküm sıcaklığı, metalürji kalitesi, farklı malzemeler, özel olarak tasarlanmış kesit kalınlıkları bulunan akıcılık testi modeli ile hazırlanmış kum kalıplarına dökümü gerçekleştirilmiştir. Böylece değişen döküm koşullarında akıcılık özelliklerinin etkisi ve belirlenen kesit kalınlıklarında sıvı metal ilerleme mesafeleri incelenmiştir. Değişen döküm koşullarında kum kalıbında yapılmış dökümlerde kesit kalınlıklarına bağlı sıvı metal ilerleme mesafesi belirlenerek, FlowCast Döküm simülasyon yazılımları ile modellemeler gerçekleştirilmiştir. Böylece çalışma kapsamında belirlenen parametrelerde değişen döküm şartlarında sıvı metalin akıcılığı ve ilerleme mesafesi deneysel ve modelleme teknikleri ile karşılaştırmalı olarak tespit edilmiştir.
Küresel grafitli dökme demir dökümünde dolum hızı, döküm sıcaklığı ve metalurji kalitesinin farklı kesit kalınlıkları üzerinde akıcılık özelliklerine etkisinin incelenmesi
Bu çalışmada, Küresel Grafitli Dökme Demir (KGDD) malzeme ile farklı döküm sıcaklıkları, kesit ölçüleri ve döküm uygulamalarında malzemenin akıcılık özelliklerinin incelenmesi amaçlanmıştır. Bu nedenle döküm sıcaklığı, metalürji kalitesi, çalışma ortamı için planlanan farklı kesit ölçülere göre akıcılık testi gerçekleştirilmiştir. Hazırlanmış kum kalıplara döküm işlemi yapılmış, akıcılık değerlerine etkileri ve değişen döküm işlemi koşullarında belirlenen kesit kalınlıklarında sıvı metal ilerleme ölçüleri incelenmiştir. Farklı döküm koşullarında kum kalıbı ile döküm işlemlerinde kesit ölçülerine göre ergimiş malzemenin kalıp içerisinde yürüme ölçüleri belirlenerek, FlowCast Döküm simülasyon yazılım programları ile değerlendirilmiştir. Bu nedenle çalışma kapsamında belirlenen malzemelerde değişen döküm şartlarında sıvı metalin akıcılığı ve ilerleme mesafeleri tespit edilmiştir. Bu çalışmada kum kalıba döküm, modelleme, deneysel tasarım, mikroyapı inceleme teknikleri kullanılmıştır.
Cp-Ti alaşımı üzerine büyütülmüş ZnO ve h-BN ilaveli TiO2 kompozit kaplamaların yapısal ve adhezyon özelliklerinin araştırılması
Titanyum ve alaşımları, yüksek mukavemet/ağırlık oranı, oldukça düşük yoğunluk, iyi mekanik davranış, yüksek erime noktası, yüksek korozyon direnci, iyi yorulma mukavemeti ve tokluğu, düşük elastik modülü, mükemmel biyouyumluluk ve anti manyetiklik gibi üstün özelliklerinden dolayı havacılık, kimya, biyomedikal, enerji, otomotiv, askeri ve denizcilik gibi çeşitli endüstrilerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak yüksek ve kararsız sürtünme katsayısı, düşük kazımalı aşınma direnci ve güçlü adhezyon eğilimi gibi zayıf tribolojik özellikleri ve şiddetli klorür çözeltisi gibi bazı agresif korozif ortamlarında zayıf korozyon direnci sergilemeleri titanyum ve alaşımlarının bazı mühendislik uygulamalarında kullanımını kısıtlamaktadır. Bu nedenle titanyum ve alaşımlarının yüzey özelliklerini değiştirmek ve/veya geliştirmek oldukça hale gelmiştir. Bu çalışmada mikro ark oksidasyon yöntemi ile Cp-Ti alaşımı üzerine sırasıyla büyütülen TiO2 kaplamaların, ZnO ilaveli TiO2 ve h-BN ilaveli TiO2 büyütülmüş kompozit kaplamaların yapısal özellikleri ve taban malzeme ile kaplamalar arasındaki adhezyon davranışı incelenmiştir.
Güneş kollektörlerinde enerji verimliliğini artırmak için faz değiştiren malzemelerin kullanımının araştırılması
Güneş enerjisi, kesintili bir enerji kaynağı olduğu için periyodik olarak depolanması gereklidir. Güneş enerjisinden elde edilen en başlıca enerji termal enerjidir. Güneş enerjisinden faydalanmamızı sağlayan güneş kollektörleri, termal enerjiyi depolayarak sıcak su gereksinimini karşılamaktadır. Güneş kollektörleri, Güneş kaynaklı çalıştığı için güneşin batması ile kısıtlanan bir durum söz konusu olmaktadır. Çeşitli termal enerji depolama yöntemlerinden olan gizli ısı depolama, küçük sıcaklık değişimi ve hacmine göre yüksek depolama yoğunluğu sebebi ile en iyi yöntemlerdendir. Bu tez kapsamında faz değiştiren malzeme olarak yüksek termal enerji depolama kabiliyetine sahip olan RT31 ve RT35 kullanılmıştır. Tez çalışmasında, gizli ısı depolayan faz değiştiren malzeme entegre edilmiş düzlemsel güneş kollektörü, üç farklı konfigürasyonda Gaziantep, Ankara ve Trabzon illeri için anlık verimler ile FDM'nin sarj ve deşarj süreleri hesaplanmıştır. Uygulanan konfigürasyonlarda 1 cm, 2 cm ve 3 cm kalınlıklarında kullanılan faz değiştiren malzeme akışkan borusu ve yalıtım malzemesi arasına konulmuştur. Araştırma sonuçlarına göre güneş kollektörlerinde faz değiştiren malzemelerin kalınlık, malzeme tipi ve erime sıcaklığına bağlı olarak kollektör verimlerinin değiştiği görülmektedir. Kollektör verimleri, faz değiştiren malzemenin sarj süresi boyunca düşerken, deşarj süresi boyunca artmaktadır. RT31-1 cm konfigürasyonu, her üç il içinde uygun performansta olduğu ve depolanan gizli ısının gün batımından sonra da devam ettiği görülmektedir. Belli erime sıcaklıklarında kullanılan FDM'nin kalınlığının artmasının, tüm aylar için uygun olmadığı ve en yüksek verim değerlerine RT35-3cm konfigürasyonu için Gaziantep ilinde temmuz ayında ulaşılmıştır.
Farklı iklim bölgeleri için sıfır enerjili binaların uygulanabilirliği ve ekonomik analizi
Fosil yakıtlar, günümüzde enerji ihtiyacının karşılanmasında büyük bir rol oynamaktadır. Fosil yakıtların ömrü ise artan enerji ihtiyacı ile orantılı olarak kısalmaktadır. Fosil yakıtlara bağımlılığı azaltmak, büyük bir önem arz etmektedir. Bundan ötürü alternatif ve yenilenebilir enerji kaynaklarına yönelmeler enerji alanında yapılan çalışmalar neticesinde artmıştır. Binalarda tüketilen enerjinin azaltılması Dünya'da tüketilen fosil yakıtların %35-40'ının binalarda kullanıldığı düşünüldüğünde enerji tasarrufu ve enerji verimliliği açısından önem arz etmektedir. Tüm bu sebeplerden ötürü, binalarda yenilenebilir enerji kullanımını artırmak, bu kaynaklara yönelmek ve sıfır enerjili bina uygulamaları üzerine çalışmak zorunlu hale gelmektedir. Bu tez kapsamında Türkiye'nin yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımında farklı bölgeleri araştırılarak sıfır enerjili bina uygulamalarının bu bölgelerde ilk yatırım maliyetini amorti ettiği zaman aralıkları ve ekonomik analizleri ile yaygınlaştırılabileceğinin gerçekliği araştırılmıştır. Tez çalışmasında İzmir, Ankara ve İstanbul illerinde inşası tasarlanan aynı yapısal özelliklere sahip bina, enerji simülasyon programı DesignBuilder programında çizilerek enerji simülasyonları EnergyPlus programında yapılmıştır. İhtiyaç olan enerjiyi karşılamak üzere yenilenebilir enerji kaynakları kullanılarak sıfır enerjili binaların uygulanabilirliği araştırılmış ve ekonomik analizi yapılmıştır. Farklı iklim bölgelerinde sıfır enerjili bina ya da yaklaşık sıfır enerjili binaların uygulanabileceğinin mümkün olduğu sonucuna varılmış ve ilk yatırım maliyetleri, bakım giderleri gibi giderlerin de amorti edileceği zaman aralığı ekonomik analiz yöntemi ile farklı iklim tipleri için belirlenmiştir. Tez çalışmasında elde edilen sonuçlara göre farklı çözüm paketleri ile İzmir, Ankara ve İstanbul illerinin tümünde net sıfır enerjili bina sonucuna ulaşılmıştır. Yapılan ekonomik analizlerde İzmir, Ankara ve İstanbul illerinin tümünde geri ödeme süresinin yatırımın ekonomik ömrü içerisinde kısa ve orta vadede kendini amorti ettiği ve uygulanabilir olduğu sonucuna ulaşılmıştır.
Nano-parçacık takviyeli polimer kompozitlerin mekanik özelliklerinin araştırılması
Gelişen teknolojiyle birlikte nano ölçekte işlenen malzemeler havacılık, uzay, otomotiv ve savunma gibi sektörlerde aranan hafiflik, dayanım gibi mekanik özelliklerin geliştirilmesiyle yakından ilgilidir. Bu doğrultuda kompozit malzemelere nano boyutta dolgu malzemelerinin ilavesi, dayanım ve mekanik özelliklerinin gelişmesinde etkili olacaktır. Aynı zamanda ticari anlamda daha düşük maliyet avantajı sağlayacaktır. Bu çalışmada; el yatırma yöntemiyle cam ve aramid elyaf kumaşlar kullanılarak DTE 1200 epoksi reçine/ DTS 1151 sertleştirici polimerik sistemine silisyum dioksit (SiO2), grafen, gümüş (Ag) ve seryum oksit (CeO2) nano parçacıkları ayrı ayrı ilave edilerek üretilen kompozitlerin çekme ve üç nokta eğme analizleri doğrultusunda nano parçacık takviyesinin mekanik özelliklere etkisi araştırılmıştır. Sonuç olarak; katmanlı cam ve aramid elyaf kompozit malzemelere eklenen nano partikül malzemelerine göre mukavemet değeri belirlenmiştir. Nanopartikül katkısının çekme mukavemetine en yüksek katkısı %16 (298,74 MPa) artış oranı ile Ag takviyeli kompozitlerde meydana gelmiştir. Benzer şekilde, CeO2 takviyeli kompozitlerde de %4.8'lik (269,92) bir artış gözlenmiştir. Eğme mukavemetine ise en yüksek katkısı %67,3 (294,18 MPa) artış oranı ile nano Ag takviyeli kompozitlerde gözlenmiştir. SiO2de ise % 65 (290,12) oranında benzer artışlar meydana gelmiştir.
Yapıştırmalı, civatalı ve civatalı-yapıştırmalı tek bindirmeli metal/kompozit plakalarda dayanım analizi
Yapıştırma bağlantıların mekanik özelliklerinin belirlenmesi için yapılan çalışmalarda; plakalar arası uygulanan yapıştırıcı kalınlığının, plakaların bindirme uzunluğunun, plakaların kalınlığının ve seçilen yapıştırıcı türünün yapıştırma bağlantısının mekanik özelliklerine etkileri incelenmiştir. Literatür incelendiğinde farklı malzemeden yapılmış plakalar kullanılarak elde edilen bindirme bağlantılarının mekanik özelliklerinin incelenmesi de çok yaygın olmamak ile birlikte mevcuttur. Bu çalışma kapsamında kullanılan özellikle AZ91 plaka malzemesi ve Akrilik yapıştırıcı türü olan Acryton 1E1 yapıştırıcı ile yapılan tek bindirmeli yapıştırma bağlantısına herhangi bir çalışmada rastlanılmamıştır. Bu çalışmada; çekme yükleri altındaki tek bindirmeli yapıştırma ve civata-yapıştırma metal/kompozit bağlantılarının gerilme ve hasar analizi yapılmıştır. Malzeme olarak; akrilik yapıştırıcı (Acrytron 1E1) ve 100-25-3 mm ölçülerinde; AZ91/AZ91, AZ91-karbon fiber ve karbon fiber-karbon fiber plakalar kullanılarak yapıştırmalı, civatalı ve civata-yapıştırmalı olmak üzere üç farklı tek bindirmeli bağlantı modeli hazırlanmıştır. Çekme ve 4 nokta eğme testlerine tabi tutulan bağlantı modellerinde ortaya çıkan gerilmeler ve deformasyonlar incelenerek karşılaştırmalar yapılmıştır. Çekme testi sonucunda en yüksek maksimum çekme gerilmesi, AZ91-KF civata-yapıştırmalı numunelerde meydana geldiği belirlenmiştir. Dört nokta eğme testinde ise maksimum kesme kuvveti değeri KF-KF cıvatalı-yapıştırmalı numunelerde belirlenmiştir.
Keratokonus hastalığında insan korneasının modellenmesi ve sonlu elemanlar yöntemi ile analizi
Keratocunus hastalığını, nedenleri tam olarak bilinmediğinden tıp ve mühendislik alanında çalışma yapan bilim insanlarının bu alana yönelmesine neden olmuştur. Biomühendislik alanında teknolojinin ilerlemesi ve görsel veri tabanının artması ile hastalığa sebep olan etkenlerin araştırılması için çözüm teknikleri geliştirilmiştir. Yapılan çalışmada kornea, gözün ön kısmında yer alan, ışığı odaklamak ve gözü dış etkenlerden korumak için özelleşmiş şeffaf ve kavisli bir dokudur. Keratokonus, korneanın deforme olduğu ve koni şeklinde öne çıktığı bir göz rahatsızlığıdır. Korneada meydana gelen bu değişiklik, ışığın görme alanında odaklanamamasına neden olmaktadır. Keratoconus hastalığı sebepleri tam bilinmemekle beraber göz ovuşturmanın hastalığın başlamasında ve ilerlemesinde etkili olduğu bilinmektedir. Ovuşturma ve darbe alma durumu göz önüne alınarak göz ve kornea üzerine uygulanan değişik yüklemelere karşı sonlu elemanlar yöntemi ile analiz yapmak mekanik davranışını tahmin etmeyi mümkün hale gelmektedir. Sonlu eleman modelleme(SEM) ve analiz durumu ile kornea göz yapısı kullanılan farklı hastaların keratokonik kornealarının boyutları ve mekanik özellikleri (elastise modülü, yoğunluk, akma dayanımı, poysın oranı vs.) ANSYS programına tanıtılacaktır. Static Structural analiz basamakları (Kontak nokta tanımlaması, Mesh, Malzeme ataması, Yük ataması ve Solution) yürütülerek analiz çözdürülecektir. Bu işlemler ve elde edilen analizler bütün hasta verileri için tekrar edilecektir. Sonlu elemanlar yöntemi ile korneanın biyomekanik davranışını araştırmada bir araç olarak kullanılabilir ve gelecekteki çalışmalarda kornea hastalıklarının tahmin edilmesine yardımcı olmaya olanak sağlamaktadır
Al2024 alaşımı üzerine MAO yöntemiyle büyütülmüş B4C ve TiO2 ilaveli kompozit kaplamalarının yapısal ve adhezyon özelliklerinin araştırılması
Saf alüminyum ve alaşımları yüksek özgül mukavemet ve düşük yoğunluk gibi özellikleri sebebi ile otomotiv, havacılık ve uzay sanayi, denizcilik uygulamaları ve spor ekipmanları gibi alanlarda kullanılan mühendislik malzemeleridir. Buna karşılık, agresif ortamlardaki zayıf korozyon ve aşınma özellikleri bu alaşımlarının spesifik alanlarda kullanımını kısıtlamaktadır. Bu çalışmada da alüminyum alaşımlarının yüzey özelliklerinin geliştirilmesi amaçlanmış ve yüzey iyileştirme tekniği olan MAO yöntemi kullanılmıştır. MAO yöntemi elektrokimyasal bir yüzey iyileştirme ve/veya geliştirme tekniğidir. Bu yöntem ile altlık malzemeye kıyasla aşınma ve korozyon direnci yüksek kaplamalar elde edilmektedir. Literatürde, Al 2024 alaşımı üzerine büyütülmüş kaplamalara yönelik çalışmalarda, B_4C ve TiO_2 ilavesi ile büyütülen kompozit kaplamaların yapısal ve adhezyon özellikleri üzerinde etkisine yönelik çalışmaların sınırlı olduğu görülmüştür. Bu bağlamda, B_4C ve TiO_2 ilavesi ile büyütülen kompozit kaplamaların, mikro yapısı, faz yapısı ve kimyasal kompozisyonu sırasıyla, Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), X Işın Difraksiyon (XRD), Enerji Dağılımı X ışını Spektroskopi (EDS) ile tespit edilecektir. Söz konusu kaplamaların altlık malzeme ile olan adhezyon özelliği de Scratch Test cihazıyla tespit edilecektir. Bu bağlamda, oluşturulan temel elektrolit içerisine katılan iki farklı katkı maddesinin kaplamanın yapısal ve adhezyon özellikleri üzerindeki etkisi incelenerek, altlık malzeme yüzeyinde oluşturulan kompozit kaplamalar arasında ilişki kurulması amaçlanmıştır.
Karasal ve yüzer güneş enerji santrallerinin karşılaştırmalı termoekonomik analizi
Fosil yakıtların çevreye verdiği zararlar nedeniyle enerjiye duyulan ihtiyaç gün geçtikçe artmaktadır. Bu durum ülkeleri yenilenebilir enerji kaynaklarına yönlendirmektedir. Güneş enerjisinin yıllık güneşlenme oranına bakıldığında Türkiye'deki potansiyeli oldukça yüksektir. Bu potansiyel dikkate alınarak sistemlerin ilk kurulum maliyetlerinin belirlenmesi, fizibilite çalışmalarının yapılması, yatırımın planlanması açısından önem arz etmektedir. Karasal güneş enerji santrallerinin kurulumlarında arazinin büyük bir bölümünün kullanılması dezavantaj olarak ortaya çıkmaktadır. Değerli arazi ve su kaynaklarını korumak adına yüzer güneş enerji santrallerinin kullanımı büyük önem arz etmektedir. Bu kapsamda Van bölgesinde olan karasal güneş enerji santrali ve yüzer güneş enerji santralleri için PVsyst programı kullanılarak enerji üretim değerlerinin karşılaştırılması ve ekonomik olarak analizi yapılmıştır ve yüzer güneş enerji santrallerinin karasal güneş enerji santrallerine göre %10 daha fazla enerji üretimi yaptığı görülmüştür. Ekonomik incelemeden elde edilen veriler ışığında, yüzer sistem için ilk yatırım maliyetinin, arazi tipi sisteme göre %7 daha fazla, yatırımın geri dönüş süresinin ise daha kısa sürede olduğı ortaya çıkmıştır. Bu tez kapsamında, güneş enerji santrallerinin verimli bir şekilde çoğalması, yenilebilir enerji alanında bilgi birikimine katkıda bulunmayı, enerji sektörünün gelecek nesillere daha temiz bir çevre bırakma hedefi ve yatırımcıların hangi santrali kurmaları konusunda doğru bir karar vermeleri için kaynak niteliği taşıması amaçlanmaktadır.
Dönel eğmeli yorulma test cihazı tasarımı ve imalatı
Yorulma mukavemeti, kullanılmakta olan tüm malzemeler için önemli bir kriterdir. Geçmiş yıllarda malzemelerin statik olarak taşıdıkları yükleri, servis şartlarında taşıyamadıkları görülmüştür. Bu durum literatüre giren "çevrimsel yükleme" olgusu ile açıklanmaktadır. Çevrimli yüklemeler, malzemenin yüzeyinde bir çatlak oluşturarak ya da mevcut bir süreksizlikten faydalanarak hasara sebep olurlar. Yorulma dayanımının belirlenmesinde birçok test yöntemi ve cihaz mevcuttur. Bunların tamamı belirli bir yükün, farklı şekillerde, tekrarı esasına dayanmaktadır. Uygulanan testler arasında en az maliyetli ve en basit olan yöntem dönen eğmeli yorulma testidir. Bu çalışma kapsamında R.R. Moore tipi dönen eğmeli yorulma test cihazı tasarımı yapılmış ve imalatı gerçekleştirilmiştir. AA6063 ve C45 yorulma test numuneleri standartlarına göre hazırlanmış ve yorulma deneyine tabi tutularak üretimi yapılan dönel eğmeli test cihazının standartlara uygunluğu literatür çalışmaları ışığında değerlendirilmiştir.
Farklı oranlarda nano-grafen dolgulu cam elyaf takviyeli polimer kompozitlerin mekanik özelliklerinin incelenmesi
Metalik malzemelere kıyasla daha düşük ağırlığa sahip olan yüksek performanslı polimer kompozit malzemeler; otomotiv, havacılık ve kimya endüstrisinde, çalışma koşullarındaki mühendislik uygulamalarında yapısal malzeme olarak yaygın şekilde kullanılmaktadır. Ekonomik verimlilik ve güvenliğin sağlanması için düşük özgül ağırlık, benzersiz mekanik ve tribolojik özellikler ve bozulmaya karşı yüksek direnç sağlanması gerekmektedir. Polimer matrisine homojen olarak ilave edilen nano veya mikro boyutlu inorganik parçacıklar hafif ve dayanıklı kompozit malzemelerin üretimine katkı sağlamaktadır. Bu çalışmada, cam elyaf kumaş kullanılarak, Hexion Epikote Resin MGSLR 635\Hexion Epikure Curing Agent MGH LH 635 epoksi reçine sistemi ile el yatırma yöntemi uygulanarak farklı oranlarda nano-grafen parçacık takviyeli polimer kompozit malzemeler üretilmiştir. Matrise ağırlıkça % 0.2, % 0.4, % 0.6, % 0.8 ve %1 oranlarında nano-grafen parçacıkları eklenerek çekme ve üç nokta eğme testleriyle nano-grafen takviyesinin mekanik özellikleri üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Çekme ve üç nokta eğme testleri sonucunda, ağırlıkça artış miktarına paralelel olarak nano-grafen takviyeli polimer kompozitlerin çekme mukavemet değerlerinin artmasının aksine eğme mukavemet değerlerinin azaldığı görülmüştür. Anahtar Kelimeler: Çekme, Eğme, Grafen, Kompozit, Nano
Al2024 taban malzeme üzerine büyütülen farklı oksit kaplamaların aşınma ve adhezyon özelliklerinin incelenmesi
Alüminyum alaşımları sahip oldukları düşük yoğunluk, korozyon dirençleri ve yüksek mekanik özelliklerinden dolayı günümüzde otomotiv, tıp, havacılık gibi birçok mühendislik alanlarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu alaşımların sahip oldukları avantajların yanı sıra dezavantajlarından dolayı kullanımı sınırlanmaktadır. Bu dezavantajları avantaja çevirmek için birçok çalışma yapılmaktadır. Aşınma ve korozyon dirençlerini arttırmak için yüzey modifikasyon işlemleri üzerinde çalışmalar ise son yıllarda artış göstermektedir. Bu çalışmada mikro ark oksidasyon (MAO) işlemi üzerinde yoğunlaşılmıştır. MAO yöntemi elektrokimyasal bir yüzey kaplama işlemidir. Çevreci bir yöntem olmakla birlikte diğer yöntemlere göre nispeten düşük maliyetli oluşu MAO yöntemini daha cazip hale getirmektedir. Yapılan literatür taramalarında Al2024 alaşımının üzerinde MAO yöntemiyle büyütülmüş ZnO ve MoS2 katkılı oksit kaplamaların aşınma ve adhezyon özellikleri üzerine etkisine yönelik çalışmaların kısıtlı olduğu görülmüştür. Bu tez çalışmasında kaplanan numunelerin, kimyasal kompozisyonu, mikro yapısı ve faz yapısı sırasıyla, Enerji dağılımlı X-ışını Spektroskopisi (EDS), Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ve X-ışını Difraksiyonu (XRD) ile tespit edilecektir. Bu kaplamaların Al2024 ile olan adhezyon direnci de Scratch Test cihazıyla tespit edilecektir. Tribolojik özellikleri TRD tribometre cihazı ile incelenecektir ve oluşturulan kaplamalar arasında ilişki kurulacaktır.
Gümüşhane Üniversitesi'nin karbon ayak izi: Belirleme ve değerlendirme
Karbon ayak izi, 1990'ların başından bu yana küresel ısınma ve iklim değişikliği konularında literatürde önemli bir yer tutmaktadır. Bu alandaki çalışmaların birçoğu, kurumların ve organizasyonların çevresel etkilerini belirlemek ve azaltmak için kendi karbon ayak izlerini ölçmeleri gerektiğini vurgular. Buradan yola çıkılarak, Gümüşhane Üniversitesi'nin 2017-2023 yılları arasındaki karbon ayak izi hesaplanmış ve değerlendirilmiştir. Çalışmada, Hükümetlerarası İklim Değişikliği Paneli (IPCC) tarafından önerilen Tier-1 ve İngiltere Çevre, Gıda ve Köy İşleri Bakanlığı (DEFRA) dönüşüm faktörleri kullanılmıştır. Yapılan analizlerde, üniversitenin karbon ayak izine en büyük payla doğal gaz tüketiminin etki ettiği tespit edilmiştir. Buna ek olarak, elektrik tüketimi de üniversitenin karbon ayak izinde önemli bir rol oynamakta olduğu belirlenmiştir. Pandemi sürecinin başladığı 2020 ve 2021 yıllarında karbon emisyonlarında belirgin bir düşüş yaşanmış olup bu düşüş uzaktan eğitime geçilmesi ve kampüs kullanımının azalmasıyla açıklanmaktadır. 2017 yılında DEFRA metoduna göre 4667.09 ton CO₂e, IPCC metoduna göre ise 4786.16 ton CO₂e emisyon gerçekleşmiştir. 2020 yılında DEFRA metoduna göre toplam emisyon ise 3902.08 ton CO₂e; IPCC metoduna göre 4207.08 ton CO₂e olarak tespit edilmiştir ve önceki yıllara göre ciddi bir azalma gözlenmiştir. Ancak, 2022 ve 2023 yıllarında üniversitenin kampüs faaliyetlerine tam anlamıyla dönmesiyle birlikte karbon emisyonları tekrar artış göstermiştir. 2023 yılında toplam karbon emisyon miktarı IPCC metoduna göre 5020 ton CO₂e ve DEFRA metoduna göre ise 4042.4 ton CO₂e olarak hesaplanmıştır. Sonuç olarak, üniversitenin karbon ayak izini azaltmak için yenilenebilir enerji kaynaklarına yönelmesi, enerji verimliliğini artırması ve tüketimi optimize etmesi gerektiği vurgulanmıştır.
Alüminyum alaşımı üzerine büyütülen B4C, H-BN ve B5H10NAO13 katkılı kompozit kaplamaların tribolojik ve korozyon özelliklerinin incelenmesi
Al 7075 alaşımı; düşük yoğunluğu, yüksek özgül mukavemeti, üstün işlenebilirliği, sünekliği, yüksek tokluğu ve yorulma dayanımı sayesinde havacılık ve uzay endüstrisinin yanı sıra savunma ve otomotiv sektörlerinde de yaygın olarak kullanılan stratejik bir mühendislik malzemesidir. Ancak sahip olduğu bu üstün mekanik özelliklere rağmen, düşük kırılma tokluğu, sınırlı hasar toleransı ve ortam koşullarına bağlı korozyon hassasiyeti, bu alaşımın bazı ileri düzey yapısal uygulamalarda kullanımını kısıtlamaktadır. Özellikle hava aracı bileşenlerinde uzun süreli servis koşullarında karşılaşılan bu zayıf yönler, yüzey iyileştirme yöntemlerine olan gereksinimi artırmaktadır. Alüminyum ve alaşımlarında yüzey özelliklerinin geliştirilmesi için uygulanan seramik esaslı kaplama yöntemleri, yüksek sertlik, aşınma direnci ve korozyon dayanımı sağlamaları nedeniyle önemli bir çözüm alanı sunmaktadır. Bu doğrultuda, Mikro Ark Oksidasyon (MAO) yöntemi ile elde edilen seramik kaplamalar, yüzey mühendisliğinde sıkça tercih edilen etkili bir modifikasyon yaklaşımı olarak öne çıkmaktadır. Bu çalışmada, 7075 alüminyum alaşımının yüzey özelliklerinin iyileştirilmesi amacıyla üç farklı bor esaslı katkı maddesi (B₅H₁₀NaO₁₃, B₄C ve h-BN) kullanılarak kompozit kaplamalar Mikro Ark Oksidasyon (MAO) yöntemiyle üretilmiştir. Çalışma üç aşamada yürütülmüştür: İlk aşamada referans Al₂O₃ kaplamalar büyütülmüş; ikinci aşamada üç farklı bor katkısı ayrı ayrı ilave edilerek kompozit kaplamalar sentezlenmiş; üçüncü aşamada ise elde edilen kaplamaların mikroyapısal, mekanik, tribolojik ve korozyon özellikleri kapsamlı biçimde incelenmiştir. Elde edilen bulgular, bor katkılı kompozit kaplamaların Al 7075 alaşımının yüzey özelliklerini anlamlı ölçüde geliştirdiğini ve özellikle aşınma ile korozyon dayanımında belirgin iyileşmeler sağladığını ortaya koymaktadır. Bu sonuçlar, hafif metal alaşımlarında yüzey mühendisliği uygulamaları açısından hem akademik araştırmalara hem de endüstriyel üretim süreçlerine önemli katkılar sunmaktadır.
Seçici lazer ergitme (SLM) yöntemi kullanılarak elde edilen kendinden yağlayıcı yüzeylerin tribolojik davranışlarının belirlenmesi
Makine endüstrisinde, ortaya konulan ürünlerin uzun ömürlü olması beklenmektedir. Makine ve ekipmanların ömrünü kısaltan en önemli nedenlerden birisi de aşınma hasarıdır. Aşınma hasarının önüne geçilmesi için, yapılan tasarımın iyi olmasının yanında temas yüzeyleri arasında da bir de yağlayıcının uygulanması kaçınılmazdır. Aşınma oranını azaltmak için kullanılan bir yöntem de kendinden yağlayıcı yüzeylerin kullanımıdır. Günümüzde kendinden yağlayıcı olarak katı yağlayıcı filmlerin kullanımının yanı sıra, üretimi sonrası sıvı yağlayıcı emdirilme suretiyle toz metalurjisi ile üretilen sinterlenmiş yüzeyler de oldukça yaygın olarak kullanılmaktadır. Teknolojinin gelişmesiyle son zamanlarda eklemeli üretim yöntemleriyle de sinterlenmiş yataklar elde edilmeye başlanmıştır. Bu yöntemin toz metalurjisine göre avantajı, geometri sınırının olmayışıdır. Bu çalışmada bilgisayar destekli tasarım (CAD) ve analiz programlarında kendinden yağlayıcı özellikte üç farklı geometri tasarlanarak bu geometrilerin bilgisayar ortamında yağ akış modellemesi yapılmıştır. Akış modellemesinden alınan veriler ışığında, kendi yüzeyini en iyi yağlayan tasarım seçici lazer ergitme (SLM) metodu ile üretilmiştir. Üretimde 316L paslanmaz çelik tozları kullanılmıştır. Daha sonra üretilen numuneler iki gruba ayrılmıştır. İlk gruba ait numuneler, sıvı yağlayıcıda bekletilmiş ve bu numunelere yağ emdirilmiştir. Diğer bir gruba herhangi bir işlem yapılmamıştır. Aşınma testleri 5 ve 10 Newton(N) yükte, 100 ve 200 devir/dakika hızda yapılmıştır. Aşınma testlerinin ardından numunelerin aşınma hacimleri, 3D profilometre cihazıyla hesaplanmıştır. Son olarak numunelerin iç yapısı ve aşınma izlerine elektron mikroskobuyla (SEM) bakılmıştır. Çalışma sonucunda, yağa emdirilmiş numunelerde yağın numune yüzeyine çıktığı ve yağ emdirilmemiş numunelerle kıyaslandığında aşınma oranının düşürüldüğü görülmüştür. Dolayısıyla yapılan tasarımın kendi kendini yağlayıcı özellikte olduğu akış modellemesinde saptandığı gibi tribolojik testlerde de görülmüştür.
Seçici lazer ergitme (SLM) yöntemi kullanılarak farklı yüzey geometrilerinde üretilmiş metal destekli dental seramik alt yapıların statik ve dinamik davranışlarının belirlenmesi
İnsanoğlunun arayışı, var olduğu tarihten itibaren kendi ihtiyaçlarını karşılamaya yönelik olmuştur. İnsanın ağzında oluşan diş kayıpları, kişinin yemek yeme fonksiyonunu azaltmakla birlikte estetik olarakta kötü bir görüntü oluşturmaktadır. Dolayısıyla insanın kayıp dişlerini geri kazandırmak için farklı birçok yöntem kullanılarak dental uygulamalar yapılmaktadır. Yapılan dental uygulamalardan biriside metal alt yapılı seramik restorasyonlardır. Bu yöntem ile yapılan dental uygulamanın başarılı olmasını etkileyen en önemli faktörlerden birisi metal-seramik bağlantısının iyi olmasıdır. Yapılan bu çalışmada, mevcut klasik yöntem ile üretilmiş metal alt yapıların, metal-seramik bağlantısını iyileştirmek adına gelişen teknolojinin sunduğu yeni nesil bir üretim tekniği olan eklemeli üretim yöntemi kullanılmıştır. Tercih edilen üretim tekniğinin sağladığı avantajla birlikte mevcut metal alt yapı geometrisi yeniden tasarlanarak farklı geometrilere sahip metal alt yapılar üretilmiştir. Üretilen yeni metal alt yapıların metal-seramik bağlantıları statik ve dinamik olarak test edilmiş elde edilen sonuçlar teorik olarakta desteklenerek, metal-seramik bağlantısı iyileştirilmiştir.
Nanoyapı katkılı yapıştırıcıların ortam sıcaklığı ve termal çevrim altında kırılma davranışının incelenmesi
Yapıştırıcıyla birleştirilmiş bağlantıların büyük avantajlarından dolayı otomotiv, deniz, uzay ve havacılık endüstrileri gibi birçok alanda sıklıkla kullanılmaktadır. Özellikle son yıllarda önemli ölçüde ilerleme kat eden nanoteknoloji ve nanobilimden gelen bulgular, diğer disiplinleri etkilemesinin yanı sıra özellikle yapıştırıcı bilimini de önemli derecede etkilemiştir. Bu çalışmada; yapıştırıcı içerisine nanoyapı ilave edilerek elde edilen nanokompozit yapıştırıcıların kırılma davranışı ortam sıcaklığında ve termal çevrim şartı altıda Çift Konsol Kiriş (Double Cantilever Beam –DCB) testi kullanılarak incelenmiştir. Yapıştırıcıyla birleştirilmiş DCB bağlantılar üretiminde, yapıştırıcı olarak DP460 tok yapıştırıcı ve DP125 esnek yapıştırıcı yapıştırılan malzeme olarak AA2024-T3 alüminyum alaşımı ve nanoyapı olarak ise ağırlıkça %1 oranda Grafen-COOH, Karbon Nanotüp-COOH ve Fulleren-C60 kullanılmıştır. Sonuç olarak deneysel kırılma enerjileri incelendiğinde, nanoyapı eklenerek elde edilen nanokompozit yapıştırıcılar bağlantının kırılma enerjisini artırdığı bulunmuştur. Ayrıca DCB testi sırasında video ekstansometre ile elde edilen üst ve alt malzeme arasındaki çatlak açıklığını veren yer değiştirmeler ile doğrudan doğruya test cihazının strokundan elde edilen yer değiştirmeler arasında önemli bir fark olduğu gözlenmiştir. Bu durum, yapıştırıcının kırılma enerjisinin doğru hesaplanmasını önemli ölçüde etkiler.
Minikanallarda nanoakışkanların karma taşınımla ısı transferinin deneysel incelenmesi
Endüstriyel gelişmeler ile birlikte mekanik veya elektronik cihazların mini ve mikro boyutlarda üretilebilmesi mümkün hale gelmiştir. Boyutlardaki küçültme cihazların kullanımı esnasında açığa çıkan ısı enerjisinin artmasına sebep olmakta yani artan soğutma yüklerini beraberinde getirmektedir. Bu durum ısı enerjisinin daha efektif biçimde sistemden uzaklaştırmasını gerekli kılmıştır. Yüksek miktarda ısı çekebilmeleri ve yüksek yüzey alanı/hacim oranlarından dolayı minikanallar ısı transferi kritik olan sistemler için önemlidir. Yüksek miktarda ısı çekebilmek için boyutlardaki küçültmenin yanı sıra bir diğer seçenek iş akışkanının ısıl performasını iyileştirmektir. Bu çalışmada mini kanallarda nanoakışkanların karma taşınımla ısı transferi karakteristikleri deneysel olarak incelenmiştir. Çalışmada sırasıyla 1,21 mm, 1,5 mm ve 1,9 mm çapa sahip dairesel kesitli mini kanallar kullanılmıştır. Deneyler iş akışkanı olarak sırasıyla saf su ve hacimsel partikül oranları %0,25, %0,75 ve %1,25 olan saf su bazlı SiO2 nanoakışkanı ile gerçekleştirilmiştir. Kullanılan nanoakışkanlarının 20-60°C sıcaklık aralığında ısıl iletkenlik ve viskozite ölçümleri yapılmıştır. Karma taşınım mekanizmasında çalışabilmek için deneyler esnasında Reynolds sayısı aralığı 15-65 tutulmuştur.
Yapıştırma bağlantılarının mekanik davranışlarının dijital görüntü korelasyon tekniği ile incelenmesi
Yapıştırma bağlantıları sağladığı önemli avantajlardan dolayı geleneksel birleştirme yöntemlerine alternatif olarak yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Bununla birlikte yapıştırma bağlantılarını yapısal amaçlara yönelik olarak kullanabilmek, onların mekanik davranışlarının güvenilir ve tekrarlanabilir bir biçimde eldesi ile mümkün olabilmektedir. Sunulan bu çalışmada; yapısal yapıştırıcıların mekanik davranışları Dijital Görüntü Korelasyon tekniğiyle incelenmiştir. Bunun için seçilen yapısal çift bileşenli sıvı yapıştırıcıdan (DP410) bulk ve bağlantı formunda numuneler üretilmiştir. Öncelikle bu bulk (çekme, Iosipescu ve Arcan) ve bağlantı formundaki (TAST) numuneler tek eksenli çeki ve kayma yüklerine maruz bırakılarak DP410'nun mekanik özellikleri iki farklı ölçüm yöntemi ile (DIC ve video ekstensometre) belirlenmiş daha sonra, çeki ve dört noktadan eğme yüklerine maruz tek tesirli bindirme bağlantı numuneleri üzerinde Dijital Görüntü Korelasyon tekniği ve lineer olmayan sonlu eleman yöntemi (SEY) kullanılarak yapıştırma bağlantısının mekanik davranışı araştırılmıştır. Bulk numunelerden elde edilen sonuçlar karşılaştırıldığında, DIC tekniğinin yapıştırıcıların mekanik özelliklerinin tespitinde tekrarlanabilir sonuçlar türettiği görülmüştür. Diğer taraftan, tek tesirli bindirme bağlantıları üzerinde yapılan sonlu eleman analizleri ve DIC tekniğiyle elde edilen gerinim dağılımları karşılaştırıldığında çok yakın olmamasına rağmen yeterli düzeyde bir uyumun oluştuğu belirlenmiştir. Çalışmada DIC tekniğiyle iki boyutlu, sonlu eleman yöntemiyle üç boyutlu analizler gerçekleştirildiği dikkate alındığında, DIC tekniğiyle yapılacak üç boyutlu analizlerin daha fazla uyum ve daha doğru sonuçlar türeteceği söylenebilir.
TiAlSiN, AlCrN ve TiAlN seramik filmleri ile kaplanmış karbür takımların yüksek hızlı frezeleme işleminde aşınma performansının incelenmesi
Anahtar Kelimeler: Katodik ark fiziksel buhar kaplama, TiAlSiN, AlCrN, TiAlN, Aşınma, Yüksek hızlı frezeleme, Akıllı imalat, SolidCAM iMachining. Bu çalışmada karbür kesici takım malzemesinin aşınma performansını iyileştirmek için katodik ark fiziksel buhar kaplama yöntemi ile nitrür esaslı kaplamalar taban malzeme üzerine büyütülmüştür. Yüksek hızlı frezeleme işleminde kullanılan takımlar TiAlSiN, AlCrN ve TiAlN seramik filmler ile kaplanmıştır. Kaplama işlemleri, hem prizmatik test numuneleri üzerine hem de karbür parmak frezeler üzerine uygulanmıştır. Kaplamaların karakterizasyonu prizmatik test numuneleri üzerinde gerçekleştirilmiştir. Üretilen kaplamaların yapısal ve mekanik özellikleri taramalı elektron mikroskobu, X-ışını kırınım ölçer, calotest kalınlık ölçümü, çizik testi, mikrosertlik cihazı ve optik profilometre yardımı ile belirlenmiştir. Numunelerin tribolojik özellikleri, Al2O3 karşı bilya kullanılarak ileri-geri (reciprocating) aşınma testi şeklinde ve kuru şartlarda tespit edilmiştir. Kaplamaların gerçek çalışma performanslarının belirlenmesi için işlemsiz ve kaplanmış parmak frezeler ile Impax çeliği iş parçası CNC dik işleme merkezinde işlenmiştir. G kodları ve takım yolları SolidCAM iMachining yazılımı ile oluşturulmuştur. Yazılımda kesme hızı, ilerleme ve yana kayma değerleri geometri, takım ve iş parçası malzemesine göre otomatik ve değişken olarak belirlenmiştir. CNC ile işleme sonrası, takımların aşınma performansı taramalı elektron mikroskobu ve kütle kaybı yöntemi ile incelenmiştir. Ayrıca kesme işlemi sonrası Impax çeliği iş parçasının yüzey pürüzlülüğü değerleri belirlenmiştir. Çizik testi sonuçlarına göre en yüksek adezyon sonuçları TiAlN kaplama için elde edilmiş ve Lc1 kritik yük değeri yaklaşık 30 N olarak belirlenmiştir. Aşınma testlerine göre, en yüksek aşınma oranı TiAlSiN kaplama için ve en düşük aşınma oranı işlemsiz karbür malzeme için elde edilmiştir. Yüksek hızda frezeleme işlemi sonrası, en düşük yan kenar aşınma genişliğine sahip kaplama türü TiAlN kaplama olarak belirlenmiştir.
Farklı akış alanı tasarımlarının yakıt pili performansına etkisinin deneysel ve sayısal incelenmesi
Bu tez kapsamında yakıt pillerinin ağırlıkça %80 ini oluşturan bipolar plakalar üzerindeki akış kanallarının iyileştirilmesi ve geometrik optimizasyonu üzerine sayısal ve deneysel bir çalışma yapılmıştır. Deneysel çalışmalarda kullanılacak olan Membran Elektrot Grubu (MEA) tez kapsamında hazırlanarak tüm deneylerde kullanılmıştır. Deneysel çalışma kapsamında; literatürde güncel olarak kullanılan tekli serpantin tipi akış alanına sahip yakıt pili imal edilmiş ve imalatı yapılan yakıt pili 70 °C pil sıcaklığı, 1 atm basınç, %100 nemlendirme ve 0.25 lt/dk şartlarında test edilmiştir. Aynı geometri sayısal olarak çözümlenerek deneysel verilerle karşılaştırılmış ve sayısal model doğrulanmıştır. Geleneksel tekli serpantin tipi akış alanına sahip yakıt pili performansını iyileştirmek üzere 4 adet özgün akış alanına sahip model tasarlanarak öncelikle sayısal, sonra da deneysel olarak test edilmiştir. Elde edilen performansı en yüksek tasarım üzerinde geometrik parametrelerin etkisini sayısal olarak araştırmak üzere; kanal yüksekliği, kanal genişliği ve akış alanı/temas yüzeyi oranı; Yanıt Yüzey Yöntemi ile analiz edilmiştir. Akım yoğunluğunu maksimum, basınç düşümünü minimum yapacak hedef fonksiyonlara göre optimum kanal geometrisi elde edilmiştir. Elde edilen bu geometrinin pil sıcaklığı ve debisi değiştirilerek performansı deneysel olarak belirlenmiştir. Çalışma kapsamında tasarımı yapılan ve optimize edilen akış alanına sahip yakıt pillerinde geleneksel tek serpantin tipli yakıt piline göre akım yoğunluğu deneysel olarak %22.9 artmıştır.
Seçici lazer ergitme (SLE) ile üretilen 316L/TI6AL4V tabakalı yapıların tribolojik özelliklerinin plazma oksidasyon ile iyileştirilmesi
Seçici Lazer Ergitme (SLE) yöntemi uçak-gövde parçalarından biyomekanik implant ve protez elemanlarına kadar yaygın bir kullanım alanına sahip karmaşık geometrili parçaların üretimine olanak sağlayan metal eklemeli üretim yöntemlerinden biridir. Üretim toz halde bulunan malzemenin yüksek enerjili lazer ışınının seçilmiş bölgeleri tabaka tabaka ergitmesiyle gerçekleştirilir. Bu sayede geleneksel yöntemlerle üretimi maliyetli ve zor olan geometriler elde edilmektedir. Özellikle 316L paslanmaz çelik ve Ti6Al4V'den üretilen biyomalzemeler en yaygın kullanılan biyouyumlu metalik implant ve protez elemanlarıdır. 316L paslanmaz çelik yüksek yük taşıma kapasitesi ve uygun maliyeti, Ti6Al4V ise mükemmel biyouyumluluğu, ağırlığına oranla gelişmiş mekanik özellikleri ve gelişmiş stabil kalma özellikleri sayesinde kemik vidaları, kalça-diz protezleri ve diş implantları olarak kullanılır. Ancak bu biyomalzemelerin tribolojik özelliklerinin zayıf olması ve Ti6Al4V'nin maliyetinin yüksek olması en önemli dezavantajlarındandır. Günümüzde mühendislik uygulamalarında gelişmiş özelliklere sahip malzemelerin ve en uygun seviyede maliyetlerde temini istenmektedir. Bu çalışmada Seçici Lazer Ergitme yöntemi ile 316L paslanmaz çelik taban malzemesi üretilmiş daha sonra Seçici Lazer Ergitme ile 316L yapıya Ti6Al4V tabaka oluşturulmuştur. Bu sayede taban malzemesi olarak yük taşıma kabiliyetli ve düşük maliyetli 316L yüzeyde ise gelişmiş biyouyumluluğa sahip Ti6Al4V yapı elde edilmiştir. 316L/Ti6Al4V tabakalı yapının tribolojik özelliklerinin iyileşmesi için plazma oksidasyon uygulanmıştır. Ti6Al4V yüzeye sahip yapı %100 O2 gaz ortamında 650 ° C ve 750 ° C'de, 1 ve 4 saat süre ile plazma oksitlenmiştir. Bu işlemlerden sonra mekanik ve tribolojik özelliklerin belirlenmesi için sırasıyla mikro sertlik ölçümleri ve tribolojik özelliklerin belirlenmesi amacıyla da pim-disk aşınma deneyleri yapılmıştır. Ayrıca elektrokimyasal özelliklerin belirlenmesi için potansiyostat/galvaniyostat cihazı, malzemelerin yapısal ve aşınma özelliklerinin belirlenmesi için ise XRD, SEM ve 3D Profilometre kullanılmıştır. Elde edilen verilere göre en iyi aşınma performansı, korozyon direnci ve oksit tabaka kalınlığı açısından 750 ° C'de 4 saat oksidasyon işlemi ile ulaşıldığı görülmüştür. 2019, 81 sayfa Anahtar Kelimeler: Seçici lazer ergitme, 316L/ Ti6Al4V tabakalı yapı, Plazma oksidasyon, Aşınma, Korozyon
Magnetron sıçratma yöntemi ile büyütülen TiNi/MoS2 kaplamaların yapısal, mekanik ve tribolojik özelliklerinin araştırılması
Bu çalışmanın amacı son yıllarda kullanımı yaygınlaşan katı yağlayıcı MoS2 filmlerin şekil hafıza özelliğine sahip TiNi filmler ile beraber büyütülerek literatürde yeni bir tür olarak fonksiyonel tabakalı katı yağlayıcı kaplamaların üretilmesidir. MoS2 filmlerin ani darbe direncini, titreşim sönümlemesini ve ilk sürtünme katsayısını iyileştirmeyi amaçlanmıştır. Kaplama yöntemi olarak kapalı alan dengesiz manyetik alanda sıçratma yöntemi (CFUBMS) kullanılarak söz konusu fonksiyonel kaplamalar 52100 yatak çeliği ve D2 takım çeliği taban malzemeler üzerine büyütülmüştür. Büyütülen filmler Taguchi deney tasarımı yöntemine göre farklı seviyelerde büyütme gerçekleştirildi. TiNi filmlerin şekil hafıza özelliği göstermesi için kristal yapıda olması gerekir. Ancak üretilen TiNi filmler amorf yapıda biriktirildiği bilinmekte ve kristal yapı elde etmek için uygun bir ısıl işlemden geçirilmesi gerekmektedir. TiNi kaplamanın kristal hale getirilmesi için uygun şartlarda 550°C de 1 saat süreyle ısıl işlem yapılmıştır. İstenilen kristal yapı (oda sıcaklığında martenzitik içyapı) elde edildikten sonra numunelerin yüzeyine katı yağlayıcı tabaka olan MoS2 filmler büyütülmüştür. Böylelikle fonksiyonel tabakalı TiNi/MoS2 kaplamalar üretilmiştir. TiNi/MoS2 filmlerin yapısal özellikleri XRD, SEM atmosfer ortamında tribolojik özellikleri Pin-on-disc aşınma testi ve mekanik özellikleri ise Vickers mikrosertlik test cihazıyla tespit edilmiştir. TiNi/MoS2 filmlerin kimyasal kompozisyonu ve film kalınlığı sıçratma parametrelerine bağlı olarak değiştiği görülmüştür. Numunelerin aşınma oranları sıçratma parametreleri ve taban malzemeye göre farklılık gösterdiği ve aşınma oranı en düşük 0,35x10-5 olduğu belirlenmiştir. Ayrıca en yüksek sertlik değeri 436 Vickers ve en düşük sürtünme katsayısının da µ= 0,025 olduğu tespit edilmiştir. Filmlerin aşınma direnci için kaplama parametrelerinin birbiri üzerinden birleşik bir etkiye sahip olduğu gözlemlenmiştir.
Nanoakışkanların minikanallarda karma taşınımla ısı transferinin destekleyen ve karşıt akış koşullarında deneysel incelenmesi
Bu çalışmada minikanallarda nanoakışkanların destekleyen ve karşıt akış durumları için karma taşınımla ısı transferi karakteristikleri deneysel olarak incelenmiştir. Çalışmada kullanılan minikanalların çapları sırasıyla; 1,20 mm, 1,5 mm ve 1,9 mm'dir. Deneylerde iş akışkanı olarak saf su, %0,25 ve %0,75 hacimsel oranlarda saf su bazlı SiO2 nanoakışkanı kullanılmıştır. Ayrıca saf su ve nanoakışkanların sıcaklığa bağlı (20-60°C) ısıl iletkenlik ve viskozite özellikleri deneysel olarak belirlenmiştir. Deneylerde karma taşınım mekanizması sınırlarında kalabilmek adına Reynolds sayısı 20 ile 60 arasında tutulmuştur. Elde edilen verilere göre artan minikanal çapının ve nanopartikül oranının, Nusselt sayısını artırdığı belirlenmiştir. Ek olarak ikincil akışlarının yününün deneysel ortalama Nusselt sayısını belirgin şekilde etkilediği sonucuna varılmıştır. Tüm sonuçlar incelendiğinde nanoakışkan kullanımı ile Nusselt sayısında maksimum %65, minimum %25 artış gözlenmektedir. Ek olarak destekleyen akış durumunda, karşıt akış durumuna kıyasla Nusselt sayısında maksimum %18, minumum %4 artış görülmüştür.
Yapıştırıcıyla birleştirilmiş kademeli bağlantılarda kademe uzunluğu ile bağlantının hasar yükü arasındaki ilişkinin incelenmesi
Havacılık, uzay ve otomotiv sektörlerinde kullanılan kompozit veya farklı tür malzemelerin birleştirilmesinde büyük avantajlarından dolayı sıklıkla tercih edilen birleştirme yöntemlerinden biri yapıştırıcıyla birleştirme yöntemidir. Yapıştırıcıyla birleştirme yönteminde sıklıkla kullanılan bağlantı tipi ise tek tesirli bindirme bağlantı tipidir. Tek tesirli bindirme bağlantılarda, eksantirik yüklemeden dolayı bindirme bölgesinin uçlarında hasara neden olan soyulma gerilmeleri oluşmakta ve bu soyulma gerilmelerini azaltmak için farklı bağlantı tipleri kullanılmaktadır. Bu bağlantı tiplerinden biriside, bindirme bölgesine kademeler açılarak elde edilen kademeli bindirme bağlantı tipidir. Bu çalışmada, çeki yüküne maruz aynı yapıştırma alanına sahip tek tesirli bindirme bağlantı, tek kademeli bindirme bağlantı ve beş faklı kademe uzunluğuna sahip üç kademeli bindirme bağlantı tiplerinin mekanik özellikleri deneysel ve nümerik olarak incelenmiştir. Deneysel çalışmada, yapıştırılan malzeme olarak AA2024-T3 alüminyum alaşımı, yapıştırıcı olarak ise çift bileşenli DP460 yapısal yapıştırıcı kullanılmıştır. Sonuç olarak, üç kademeli bindirme bağlantı tipi diğer bağlantı tiplerine göre daha fazla yük taşımaktadır. Ayrıca üç kademeli bindirme bağlantı tipinde kademe uzunluğunun değişmesi bağlantının hasar yükünü önemli derecede etkilemektedir. Deneylerden ve nümerik analizden elde edilen hasar yükleri incelendiğinde, nümerik analizde cohesive zone model kullanılması deneysel ve nümerik analiz sonuçlarının birbiriyle oldukça uyumlu olduğu sonucuna varılmıştır. Çalışmada elde edilen diğer bir sonuç ise, üç kademeli bindirme bağlantısında bindirme bölgesinin uçlarında açılan ilk kademenin yaklaşık optimum uzunluğunun elde edilmiş olmasıdır.
Destekleyen ve karşıt akış durumlarında havanın karma taşınımla ısı transferi ve akış karakteristiklerinin deneysel incelenmesi
Bu çalışmada, dikdörtgen kesitli bir kanalda, destekleyen ve karşıt akış durumları için havanın karma taşınımla ısı transferi ve akış karakteristikleri deneysel olarak incelenmiştir. 60 mm genişliğinde ve 150 mm uzunluğunda düz bir plaka yerleştirilmiş dikdörtgen bir kanal içeresinde ısı transferi ve parçacık görüntülemeli hız ölçüm deneyleri gerçekleştirilmiştir. Hava kanalı 0º, 45º, 90º, 135º, 180º, 225º ve 270º derece açılarla konumlandırılmıştır. Deneyler sabit ısı akısı sınır şartlarında yapılmış ve kanal emme modunda çalıştırılmıştır. Isı transferi ve akış ölçüm deneylerinin eş zamanlı olarak gerçekleştirildiği çalışmada Reynolds sayısı 150 ile 550 aralığında tutulmuş. Üç farklı yerleşim açısında, parçacık görüntülemeli hız ölçüm tekniği (PIV) kullanılarak hız dağılımları elde edilmiştir. En yüksek ısı transferinin doğal taşınımın zorlanmış taşınımı desteklediği 90º'lik açıda meydana geldiği, en düşük ısı transferinin ise tersi durum olan 270º'lik konumda meydan geldiği görülmüştür. 90º'lik konumda ısı transferinde %10'luk bir artış gözlenirken 270º'lik konumda ısı transferinde %6 oranında azalma görülmüştür.
Dikdörtgen kesitli mikrokanallarda akış kaynama karakteristiklerinin deneysel incelenmesi
Mikrokanallarda kaynamalı akış ısı transferi açısından yüksek performans potansiyeline sahip olmasına karşın, kaynama prosesi sırasında görülen akış kararsızlıkları, basınç dalgalanmaları ve yüksek basınç düşümü mikrokanalların endüstriyel olarak yaygınlaşmasının önünde en büyük engellerden biridir. Kanal boyutlarının küçük olması kabarcıkların kanal içerisinde büyümesini engelleyerek akış doğrultusunda kanal boyutlarıyla sınırlandırılmış uzayan kabarcıkların oluşumuna neden olmaktadır. Bu durum ise akış kaynama sırasında kabarcık oluşum dinamiğini, akış rejimlerini, ısı transfer karakteristiklerini ve basınç düşümünü önemli ölçüde değiştirmektedir. Bu çalışmada, mikrokanallı ısı alıcılarda kanal yüksekliğinin kaynamalı akış ısı transferi ve basınç düşümü karakteristikleri üzerindeki etkileri deneysel olarak incelenmiştir. Kanal yüksekliğinin (H=300 µm ve H=450 µm) yanısıra, farklı ısı akısı ve kütlesel akıların da kaynamalı akışta kabarcık oluşum dinamiği, ısı transferi ve basınç düşümü üzerindeki etkileri zamana bağlı değişimleri inceleyebilen mikro PIV sistem kullanılarak incelenmiştir.
Mikrokanallarda yüzey pürüzlülüğünün akış kaynama karakteristiklerine etkisinin incelenmesi
Bu doktora tez çalışmasında, çoklu mikrokanallarda başta yüzey pürüzlülüğü olmak üzere hidrolik çap, ısı akısı ve kütlesel akının akış kaynama ısı transferi ve basınç düşümü üzerindeki etkileri deneysel olarak incelenmiştir ve akış görüntüleme ile akış desenleri ortaya çıkarılmıştır. Kanal genişlikleri, 300 µm, 500 µm ve 700 µm iken kanal yüksekliği 450 µm'dir. Deneylerde dört farklı yüzey pürüzlülük değeri kullanılmıştır. Yüzey pürüzlülüğü, ortalama yüzey pürüzlülük değeri (Ra) değeri ile karakterize edilmiş olup çalışılan yüzey pürüzlülük değerleri, 1-3.0 µm arasındadır. Deneylerde, iş akışkanı olarak saf su kullanılmıştır. Mikrokanallı ısı alıcının tabanından uygulanan ısı akısı 40-160 kW/m2 aralığında iken kütlesel akı aralığı 100-400 kg/m2s'dir. Deney sonuçlarına göre, düşük ısıl güçlerde pürüzlülük artışının ısı transfer katsayısını olumlu yönde etkilediği görülmüştür. Düşük ısıl güçlerde kanal içerisinde kabarcıklı kaynama rejimi görüldüğünden, pürüzlülük artışının kabarcıklanma odaklarını arttırarak kaynamalı akış ısı transferini %42'ye varan değerlerde arttırdığı görülmektedir. Yüksek ısı akılarında kanal içerisinde uzun kabarcıklı akış ve halkasal akış görülmesi pürüzlülük etkisini bastırmakta böylelikle pürüzlülüğün ısı transferi üzerindeki etkisi önemsiz hale gelmektedir. Yüksek kütlesel akı değerleri için düşük ısıl güçlerde basınç düşümünün yüzey pürüzlülüğü ile arttığı görülmüştür. Düşük kütlesel akı ve yüksek ısıl güçlerde yüzey pürüzlülüğünün basınç düşümü üzerindeki etkisi önemsiz hale gelmiştir. Yapılan deneyler sonucu elde edilen veri tabanı baz alınarak mikrokanallarda akış kaynama ısı transferi için yüzey pürüzlülüğünü ve yüzey arttırım faktörünü de içeren yeni bir bağıntı önerilmiştir. Önerilen bağıntının MAE değeri %10,9 iken tahmin ettiği verilerin %87,5, %97,7 ve %100'ü sırasıyla ± %20, ± %30 ve ± %40 hata bantları içerisinde yer almaktadır.
Sert eloksal ve Ni-B kaplama işlemi uygulanmış Al7Si alaşımının aşınma özellikleri ve ZrN kaplanmış karbür takımlarla frezeleme performansının incelenmesi
Bu tez çalışmasında, imalat sanayisinde yaygın olarak kullanılan Al7Si alaşımının farklı yüzey işlemleri ile aşınma dayanımının arttırılması ve söz konusu alaşımın talaşlı imalatta verimli/ekonomik bir şekilde işlenebilmesi için etkili bir kesici takım kaplaması önerilmesi amaçlanmıştır. Bu doğrultuda döküm Al7Si alaşımı numunelere çökelme sertleşmesi ısıl işlemi, Sert Eloksal ve Ni-B kaplama işlemleri uygulanmıştır. Uygulanan yüzey işlemleri sonrası numunelerin yapısal, mekanik ve tribolojik özellikleri karakterize edilmiştir. Ayrıca Al7Si alaşımının, kaplanmamış ve ZrN ile kaplanmış karbür parmak frezelerle talaşlı imalat performansı araştırılmıştır. Takımların gerçek çalışma performanslarının belirlenmesi için gerçekleştirilen frezeleme işlemlerinde, geleneksel yöntemlerde kullanılan takım yolları yerine son dönemde yaygınlaşan akıllı imalat (intelligent machining) olarak adlandırılan SolidCAM i-machining modülü kullanılmıştır. Alaşıma uygulanan çökelme sertleşmesi ısıl işlemi, Sert Eloksal ve Ni-B kaplama işlemi sonrası aşınma hacimleri büyük oranda azalmıştır. En düşük aşınma hacmi, aynı zamanda en düşük sürtünme katsayısının elde edildiği Ni-B kaplı Al7Si alaşımı için elde edilmiştir. Talaşlı imalat çalışmaları sonrası ZrN kaplamanın WC takım üzerinde oluşan aşınmayı yaklaşık 4 kat azalttığı ve kaplanmamış takıma oranla iş parçası yüzey kalitesini artırdığı tespit edilmiştir.
AlSiN-AlSiO kaplamaların üretilmesi,yapısal ve tribolojik özelliklerin araştırılması
Bu çalışmanın amacı AlSiN ve AlSiO kaplamaların sıçratma tekniği kullanılarak üretilmesi ve yapısal, mekanik ve tribolojik özelliklerinin araştırılmasıdır. Kaplama işleminde AlSiN ve AlSiO için %5, %10, %15 miktarlarında azot ve oksijen gazları kullanılmıştır. AISI D2 çelik taban malzemeler üzerine AlSiN(%5, %10, %15 Azot) ve AlSiO(%5, %10, %15 Oksijen) çok katmanlı kaplamalar yapılmıştır. Filmler ilk üretildiğinde amorf yapıda olduğu tespit edilmiştir. Kristal yapı elde etmek için ısıl işlem uygulanması gerekmektedir. AlSiN(%5, %10, %15 Azot) ve AlSiO(%5, %10, %15 Oksijen) kaplamaların kristal hale getirilmesi için 550°C de 2 saat ısıl işlem yapılmıştır. Filmlerin tribolojik, yapısal, mekanik özelliklerini belirlemek için XRD, aşınma testi, ısıl işlemler, Knoop mikro sertlik test cihazı,3D Profilometre, SEM ve EDS analizleri yapılmıştır. Yapılan deneyler sonucunda elde edilen verilerden AlSiN- AlSiO kaplamalarda %5 Azot - Oksijen, %10 Azot - Oksijen, %15 Azot - Oksijen şeklinde karşılaştırmalar yapılmıştır. %5, %10, %15 Azot ve benzer şekilde %5, %10, %15 Oksijen miktarıyla elde edilen kaplamalar kendi içlerinde de karşılaştırılmıştır. En yüksek sertlik değeri 595 HK ve en düşük sürtünme katsayısının ise 0.47 olduğu tespit edilmiştir. Ayrıca en düşük aşınma oranı için 7.85x〖10〗^(-5)değeri elde edilmiştir.
Nano-yapı takviyeli kompozit yapıştırıcı ile birleştirilmiş bağlantıların tam değişken yorulma performanslarının incelenmesi
Havacılık, uzay ve otomotiv sektörlerinde kullanılan yapıştırma bağlantıları statik yüklemelerden ziyade genellikle dinamik ve çevresel etkilere maruz kalmaktadır. Dinamik ve çevresel etkilere maruz kalan yapıştırma bağlantıların performanslarını artırmak oldukça önemlidir. Bu çalışmada, havacılık alanında kullanılan yapısal yapıştırıcının yorulma dayanımını iyileştirmek için yapıştırıcı içerisine karbon nanoyapılar ilave edilerek elde edilen tek tesirli bindirme bağlantısının hem tam değişken çeki hem de dört nokta eğme yorulma sonrası mekanik özellikleri deneysel olarak incelenmiştir.Bu inceleme için, çift bileşenli DP460 yapısal yapıştırıcıya ağırlıkça %1 oranında Grafen, Karbon Nanotüp-COOH ve Fulleren C60 nanoyapılar ilave edilerek elde edilen nanokompozit yapıştırıcı kullanılarak tek tesirli bindirme bağlantısı üretilmiştir. Yapıştırılan malzemeler olarak havacılıkta sıklıkla kullanılan AA2024-T3 alüminyum alaşımı ve karbon fiber takviyeli kompozitler kullanılmıştır. Üretilen bu bağlantılara öncelikle statik çeki yükü uygulanmış ve hasar yükleri elde edilmiştir.Daha sonra bu bağlantılara sinüsoidal dalga formu, sabit yük genliği, 20 Hz frekans ve R= -1 yükleme oranı altında tam değişken çeki ve dört nokta eğme yorulma testi uygulandı. Yorulma yükü uygulanmış bu bağlantıların statik çeki hasar yükü elde edilerek, yorulmaya maruz kalan ve kalmayan bağlantıların hasar yükündeki değişim incelenmiştir. Gerçekleştirilen çalışma sonucunda; nanoyapı katkısız bağlantılara göre nanoyapı katkılı bağlantıların tam değişken yorulma sonrası statik performansları artığı görülmüştür. Ayrıca hasar yüklerindeki bu artış oranları, yapıştırıcı içerisine ilave edilen nanoyapı türüne ve yapıştırılan malzeme cinsine bağlı olarak değişmektedir.
Tam değişken yorulma yüküne maruz yapıştırıcıyla birleştirilmiş bağlantılarda yapıştırılan malzeme kalınlığı etkisinin incelenmesi
Yapıştırıcıyla birleştirilmiş bağlantılar birçok mühendislik uygulamalarında kullanılmakta olup, günümüzde en önemli kullanım alanları havacılık, uzay ve otomotiv sektörleridir. Havacılıkta kullanılan yapıştırma bağlantıları genellikle dinamik yüklemeye maruz kalmaktadır. Bu tarz yüklemelere maruz kalan yapıştırıcıyla birleştirilmiş tek tesirli bağlantılarda yapıştırıcı ve yapıştırılan malzeme kalınlığı bağlantının hasar yükü açısından önemli bir etkiye sahip olduğu bilinmektedir. Bu tez çalışmasında, 2, 3, 4, 5 ve 6 mm kalınlığına sahip yapıştırılan malzeme kullanılarak oluşturulan tek tesirli yapıştırma bağlantıların, önce statik dayanımları ve daha sonra genel değişken çeki ve tam değişken eğme yorulma özellikleri deneysel olarak incelenmiştir. Yapıştırılan malzeme olarak havacılık sektöründe kullanılan AA2024-T3 alüminyum alaşımı ve yapıştırıcı olarak ise DP460 yapısal ve Araldite 2015 yapıştırıcıları kullanılmıştır. Çalışmanın sonucuna göre, yapıştırılan malzeme kalınlığı artması ile bağlantıların statik çeki ve eğme dayanımlarının arttığı görülmüştür. Ayrıca yapıştırılan malzeme kalınlığın artması bağlantıların yorulma performanslarına da önemli derecede katkı sağlandığı deneysel olarak elde edilmiştir.
AlTiCN ve CrCN ince filmleri ile kaplanmış tungsten karbür kesici takım malzemesinin tribolojik özelliklerinin ve talaşlı imalat performanslarının incelenmesi
Bu tez çalışmasında, AlTiCN ve CrCN seramik ince filmleri ile kaplanmış Tungsten Karbür (WC) kesici takımlarının tribolojik özellikleri ve CNC dik işleme merkezi ve torna tezgâhları kullanılarak talaşlı imalat performansları incelenmiştir. Kaplamalar; Tungsten Karbür malzemeden imal edilmiş olan parmak frezeler, torna takımları ve 12x12x5 mm ebatlarındaki deney numunelerine Katodik Ark Fiziksel Buhar Kaplama (KAFBK) yöntemi ile büyütülmüştür. Uygulanan kaplamaların yapısal, mekanik ve tribolojik özellikleri deney numuneleri üzerinde yapılan X-Işını Kırınım Ölçer (XRD), Mikrosertlik Cihazı, Tribometre Cihazı ve Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ile belirlenmiştir. Ayrıca kaplanmış ve kaplanmamış takımların kesme ve aşınma performanslarının belirlenebilmesi için 1.2738 plastik enjeksiyon kalıp çeliği (IMPAX) iş parçası, CNC dik işleme merkezinde yüksek hızda kuru işleme ve CNC torna tezgâhında soğutucu sıvı kullanılarak işlenmiştir. İşlenen geometrilerin CAM kodları SolidCAM programı kullanılarak oluşturulmuştur. Frezeleme işlemi için iMachining operasyonu tercih edilmiş ve programda kesme hızı, ilerleme ve yana kayma değerleri; geometri, takım ve iş parçası malzemesine göre otomatik ve değişken olarak belirlenmiştir. Yapılan talaşlı işleme sonrası, takımların aşınma davranışları Taramalı Elektron Mikroskobu ve kütle kaybı yöntemi ile incelenmiştir. Kesme işlemi sonrasında iş parçası yüzey pürüzlülük değerleri optik profilometre cihazı belirlenmiştir. Yapılan bu testlerde elde edilen sonuçlara göre; AlTiCN'nin CrCN'ye kıyasla adezyon değerinin daha yüksek olduğu belirlenmiş olmakla beraber aşınma oranının da daha düşük olduğu gözlenmiştir. Talaşlı imalat işlemleri sonrası takımlardan AlTiCN kaplamalı takımın gerek kütle kaybı gerekse yan kenar aşınması bakımından daha üstün özelliklere sahip olduğu saptanmıştır.
Magnetron sıçratma yöntemi ile büyütülen MoS2 filmlere uygulanan termal oksidasyon işleminin yapısal ve tribolojik özelliklere etkisinin araştırılması
Bu çalışmanın amacı son yıllarda katı yağlayıcı olarak kullanımı oldukça yaygınlaşan MoS2 filmlerin farklı sıcaklıklarda yapılan termal oksidasyonu ile oluşan yeni modifiye filmin yapısal, mekanik ve tribolojik değişimlerinin araştırılmasıdır. Bu yeni filmin MoS2 filminden daha düşük sürtünme katsayılı, fazla gevrek olmayan, yüksek sertliğe, düşük aşınma hızına sahip olması amaçlanmıştır. Kapalı alan dengesiz manyetik alanda sıçratma yöntemi (CFUBMS) kullanılarak söz konusu MoS2 kaplamalar AISI D2 takım çeliği taban malzemeler üzerine büyütülmüştür. Dört farklı sıcaklıkta termal oksidasyonu yapılan MoS2 filmlerin yapısal özellikleri XRD, SEM cihazları ile tribolojik özellikleri atmosfer ortamında Pin-on-disc aşınma testi ile ve mekanik özellikleri ise Vickers mikro sertlik test cihazıyla tespit edilmiştir. Termal oksidasyon sıcaklıklarının MoS2 filmlerinin kimyasal kompozisyonunu etkilediğini ancak, film kalınlığında ise herhangi bir değişikliğe yol açmadığı belirlenmiştir. Numunelerin aşınma hızları oksidasyon sıcaklığına ve uygulanan yüke bağlı olarak farklılık gösterdiği, en düşük aşınma hızının 350 °C'de okside olan filmde 4 N yük uygulanmak suretiyle 1.97x10-8 mm3/Nm olduğu belirlenmiştir. Ayrıca en yüksek sertlik değeri 400 °C'de okside olan filmde 655 Vickers ve en düşük sürtünme katsayısının ise 350 °C'de okside olan filmde 1 N yükte μ= 0.005 olduğu tespit edilmiştir.
Dalgalı üçgen elemanlar yerleştirilmiş yatay kanalda ısı transferi ve akış karakteristiklerinin incelenmesi
Bu tez çalışmasında, içerisine ardışık düzende dalgalı üçgen iç elemanlar yerleştirilmiş yatay bir kanalda türbülanslı zorlanmış ısı transferi ve basınç düşümü karakteristikleri deneysel olarak incelenmiştir. Çalışmadaki bütün durumlarda kararlı hal şartlarında ve sabit ısı akısı sınır koşulunda deneyler gerçekleştirilmiştir. İş akışkanı olarak hava kullanılmış ve sabit termofiziksel özellikler dikkate alınmıştır. Tekli ve ikili yerleşim durumlarında üçgen elemanların kenar uzunluklarının (B=15 mm, 20 mm ve 25 mm), ikili yerleşim durumunda üçgenler arasındaki boşluk oranının (W/B=2, 3 ve 4), üçgen elemanların yüzeylerindeki eğrilik yarıçapının (R=2 mm ve 4 mm) ısı transferi ve basınç düşümü üzerindeki etkileri farklı Reynolds sayılarında (Re=5.000, 7.500, 10.000, 12.500 ve 15.000) incelenmiştir. Sonuçlar yüzey sıcaklıkları, ortalama ısı taşınım katsayısı, ortalama Nusselt sayısı, sürtünme faktörü ve basınç düşümü açısından sunulmuştur. Tekli ve ikili yerleşim düzenlerinde kenar uzunluğu arttıkça ısı transferinin ve benzer şekilde basınç düşümünün de arttığı görülmüştür. İkili yerleşim düzenlerinde ise elemanlar arasındaki boşluk oranı arttıkça ısı transferi de artmaktadır. Üçgen elemanların yüzeyindeki dalgaların eğrilik yarıçapının artmasının ısı transferinde az miktarda azalmaya yol açtığı görülmüştür. En yüksek ısı transferi tekli yerleşimde B=25 mm, R=2 mm ve Re=15,000 olduğu durumda, ikili yerleşim durumunda ise B=25 mm, W/B=4, R=2 mm ve Re=15.000 olduğu durumda elde edilmiştir.
Seçici lazer ergitme yöntemi ile değişken üretim parametreleri kullanılarak üretilen 316L paslanmaz çeliğin yapısal ve tribolojik özelliklerinin incelenmesi
Eklemeli üretim yöntemlerinden birisi olan Seçici Lazer Ergitme (SLE) yöntemi ile üretilen parçaların yapısal, mekanik ve tribolojik özellikleri, üretimde kullanılan parametre ve stratejilerden büyük oranda etkilenmektedir. Dolayısı ile üretimde kullanılacak parametrelerin, malzemenin mekanik ve tribolojik özellikleri üzerindeki etkisinin bilinmesi/kontrol edilmesi ve optimum üretim şartlarının belirlenmesi son derece önemlidir. Bu tez çalışmasında, söz konusu üretim parametrelerinin 316L paslanmaz çeliğinin yapısal, mekanik özellikleri ve aşınma performansı üzerindeki etkileri incelenmiştir. SLE yöntemi ile gerçekleştirilen üretim işlemlerinde çok sayıda üretim parametresi sürece dahil olduğu için, optimum üretim parametreleri belirlenirken sistematik olarak parametre azaltılması suretiyle malzeme ve zaman tasarrufu sağlanmaya çalışılmıştır. Yapılan deneysel çalışmalarda, lazer enerji yoğunluğunu doğrudan etkileyen lazer gücü, tarama hızı, katman kalınlığı ve yana kayma mesafesi parametreleri, 316L paslanmaz çeliğin mekanik ve tribolojik özellikleri performans kriteri esas alınarak, X-ışını kırınım ölçer (XRD), mikrosertlik cihazı, termal iletkenlik ölçüm cihazı, tribometre cihazı, optik mikroskop, 3B optik profilometre ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile optimize edilmiştir. Sonuç olarak, SLE yönteminde kullanılan üretim parametre/stratejilerinin 316L paslanmaz çeliğin mekanik özellikleri ve aşınma performansı üzerinde önemli bir etkiye sahip olduğu tespit edilmiştir.
Yapıştırılan malzeme üzerinde oluşturulan çentik ve girintilerin yapıştırıcıyla birleştirilmiş bağlantıların mukavemeti üzerine etkisinin incelenmesi
Yapıştırmalı bağlantılarının geleneksel birleştirme metotlarının bir alternatifi olabileceği düşüncesiyle, 1980'lerden itibaren birçok farklı yapıştırmalı bağlantı geometrileri havacılık ve otomotiv uygulamalarında kullanılmıştır. Günümüzde sıklıkla kullanılan bağlantı geometrilerinden biri tek tesirli bindirme geometrisidir. Bu bağlantı geometrisinde eksantrik yüklemeden dolayı bindirme bölgesinin uçlarında hasara neden olan soyulma gerilmeleri oluşmaktadır. Bu gerilmelerin azaltılması bağlantının mukavemetini artırmaktadır. Bu çalışmada, yapıştırılan malzemede farklı uzunlukta, derinlikte çentik ve girintiler oluşturularak elde edilen tek tesirli bindirme (TTB) bağlantıların mukavemetleri deneysel ve nümerik olarak incelenmiştir. Çalışmada yapıştırıcı olarak DP460 yapısal yapıştırıcı, yapıştırılan malzeme olarak ise AA2024-T3 alüminyum alaşımı kullanılmıştır. İlk olarak yapıştırılan malzemede farklı uzunlukta ve kalınlıkta girintiler ile farklı genişlik ve derinlikte çentikler kullanılarak elde edilen TTB'nin mukavemetleri incelenmiştir. Bağlantı mukavemeti açısından elde edilen en iyi girintili veya çıkıntılı bağlantılar tespit edilmiş olup, girinti ve çıkıntı geometrisinin birlikte olduğu bağlantıların mukavemetleri incelenmiştir. Sonuç olarak TTB bağlantılarda yapıştırılan malzemenin bindirme bölgesinin dış kısmına girinti yapılması bağlantının mukavemetini yaklaşık %29, çentik yapılması ise bağlantının mukavemetini yaklaşık %27 artırmaktadır. Ayrıca bağlantıda hem çentiğin hem de girintinin birlikte kullanılması bağlantının mukavemetini daha da iyileştirmektedir. Ek olarak sunulan çalışmada deneysel elde edilen veriler nümerik analiz ile karşılaştırılmış olup, verilerin birbiriyle oldukça tutarlı olduğu görülmüştür.
TiAlN/TiSiN ve AlCrSiN ile kaplanmış tungsten karbür kesici takımların yapısal / tribolojik özelliklerinin karakterizasyonu ve plastik enjeksiyon kalıp çeliği frezeleme performanslarının belirlenmesi
Bu tez çalışmasında, talaşlı imalatta yaygın olarak kullanılan karbür kesici takım malzemesinin aşınma performansını iyileştirmek amacıyla katodik ark fiziksel buhar kaplama (KAFBK) yöntemi ile çift tabakalı TiAlN/TiSiN ve tek tabakalı AlCrSiN kaplamaları taban malzeme üzerine büyütülmüştür. Kaplamalar, hem karbür silindirik test numuneleri üzerine hem de parmak frezeler üzerine uygulanmıştır. Kaplamaların karakterizasyonu silindirik test numuneleri üzerinde gerçekleştirilmiş olup kaplamaların yapısal, mekanik ve tribolojik özellikleri X-ışını kırınım ölçer, mikrosertlik cihazı, taramalı elektron mikroskobu (SEM), tribometre test cihazı ve optik profilometre yardımı ile belirlenmiştir. Kaplamaların gerçek çalışma performanslarının saptanması için, işlemsiz ve kaplanmış parmak frezeler ile plastik enjeksiyon kalıp çeliğinden (Impax çeliği) imal edilmiş iş parçası CNC dik işleme merkezinde işlenmiştir. Takım yolları ve G kodları hem klasik kesim hem de yeni nesil kesim stratejisi ile oluşturulmuş olup SolidCAM 2,5 eksen ve iMachining modülleri kullanılmıştır. Frezeleme işlemi sonrası, kesici takımların aşınma performansı kütle kaybı yöntemiyle ve SEM analizleri yapılarak incelenmiştir. Ayrıca talaşlı imalat işlemleri sonrası çelik iş parçasının yüzey kalitesi tespit edilmiştir. Çift tabakalı TiAlN/TiSiN ince film kaplanmış numunenin sertlik ve adezyon sonuçları, tek tabakalı AlCrSiN kaplanmış numuneden daha yüksek olup, bunun bir sonucu olarak çift tabakalı TiAlN/TiSiN ince film kaplanmış numunenin aşınma oranı değeri daha düşük olarak elde edilmiştir. 2,5 eksen modülü kullanılarak gerçekleştirilen frezeleme işlemlerinde, iMachining modülüne göre daha iyi yüzey kalitesi ve daha az kütle kaybı gözlenmesine karşın, iMachining modülü işleme süresini önemli ölçüde azaltmıştır.
Dizel motorlu taşıtta kabin ısıtma sisteminin motor ısınma periyoduna etkisinin AVL CRUISE™ M ile analizi
İçten yanmalı motorların kullanıldığı taşıtlardan yayılan emisyonların azaltılmasına dair standartlar sürekli güncellenmekte ve giderek daha katı hale gelmektedir. Bu durum hem motor/taşıt üreticilerini yeni nesil sistemler geliştirmek konusunda zorlamakta hem de araştırmacıları bu alana yönlendirmektedir. Bu çalışmada kabin içi ısıtma siteminin motor ısınma fazına etkileri, farklı çevre sıcaklıklarında analiz edilmiştir. AVL CRUISE™ M simülasyon programı ile yapılan modellemede, 3 farklı durum ve 10, 5, 0, -5 ve -10 °C olmak üzere beş farklı çevre sıcaklığının kabin ısıtma sisteminin motor ısınma süreci üzerindeki etkisini incelemek için kullanılmıştır. Bu kapsamda önemli motor çalışma durumlarından bir tanesi de soğukta ilk hareket ve motorun ısınma sürecinde gerçekleşen olaylardır. İlk çalıştırmanın ardından motor ısıl verimi düşük seviyede kalmaktadır ve bu durum motor soğutma suyu sıcaklığı ve yağlama yağı sıcaklığı daimî çalışma şartlarına gelinceye kadar da böyle sürmektedir. Sonuç olarak, kabin ısıtma sisteminin motor ısınma süreci üzerinde belirli seviyede etkili olduğunu göstermiştir. Azalan çevre sıcaklığı ile birlikte motor ısınma süresi uzamaktadır. Ancak özellikle motor termostatı açılıncaya kadar kabin ısıtma sisteminden motor soğutma suyunun dolaşımına izin verilmemesi durumunda motor ısınma süresinde kısalmalar görülmüştür. Motor soğutma suyunun kabin ısıtıcısına ulaşmasına engel olunması kabin içi sıcaklığın istenen seviyelere daha geç ulaşması ve konfor şartlarının olumsuz etkilenmesi anlamına gelmektedir ancak özellikle 0 °C'nin altındaki sıcaklıklarda bu tasarımın kabin içi sıcaklığın artış süresini de önemli seviyede artırmadığını görülmüştür.
Elektriksiz kaplama yöntemiyle Ni-B/MgB2 kompozit kaplamaların üretimi ve karakterizasyonu
Bu çalışmada, piyasada yaygın olarak kullanılan magnezyum alaşımı olan AZ91 Magnezyum alaşımı taban malzemeler üzerine, elektriksiz yüzey kaplama yöntemi ile takviyesiz Ni-B ve 0,1, 0,25 ve 0,5g MgB2 parçacık takviyeli olarak kompozit kaplamalar üretildi ve üretilen bu kaplamaların yapısal, mekanik, tribolojik, ıslanabilirlik ve antibakteriyel özellikleri araştırıldı. XRD sonuçları, taban malzeme üzerine büyütülen Ni-B kaplama yapısının amorf, MgB2 parçacık takviyeli kaplamalarda ise kristalin MgB2O(OH)6, MgB2O5, MgO ve MgB2xOy fazlarının ortaya çıktığı, parçacık miktarının artışına bağlı olarak pik şiddetinde azalmaya sebep olduğu görülmüştür. Morfolojik SEM analizlerinde karakteristik karnabahar Ni-B yapısının MgB2 takviyesi ile Ni-B üzerinde önce lokal çekirdeklenmelerin başlaması ve hegzagonal MgB2 ve oksit yapıları ile örtülmesi ile son bulduğu görülmüştür. Üretilen Ni-B kaplamalar taban malzemeye göre 7 kattan daha yüksek bir sertlik sağlarken, MgB2 parçacık takviyesi ile Ni-B kaplamaya göre sertlikte azalma görülmüş, fakat takviye miktarının artışı sertlikte artmaya sebep olmuştur. Ni-B kaplama sürtünme katsayısı açısından 0,22'den 0,16'ya bir düşme sağlarken, yine kompozit yapılarda elde edilen sürtünme değerleri daha yüksek elde edilmiştir. Parçacık takviye artışına bağlı olarak sürtünme katsayıları 0,8'den 0,5'e düşmüştür. Aşınma oranları da paralel bir şekilde değişim izlemiştir. Islanabilirlik testleri Ni-B kaplama yapısının hidrofiliklik özellik sergilediğini, MgB2 parçacık takviyesi ile süperhidrofilikliğe bariz bir geçişin olduğunu göstermiştir. Antibakteriyel testlerde ise, MgB2 parçacık takviyeli kompozit kaplamaların Ni-B kaplamaya göre daha antibakteriyel olduğu ve üretilen kaplamalar içerisinde en iyi antibakteriyel özelliğin 0,1g MgB2 parçacık takviyeli kaplamada elde edildiği gözlenmiştir.
Termoelektrik soğutma sisteminin termal performansının nanoakışkanlarla iyileştirilmesi
Teknolojide yaşanan ilerlemeler sayesinde mekanik, elektronik gibi alanlarda çeşitli cihazların kullanımı artmıştır. Bu cihazlarla birlikte cihazların çalışırken ısınması gibi problemleri de beraberinde getirmiştir. Termoelektrik eleman peltierde de durum böyledir. Peltier, çalışırken bir yüzü sıcak diğer yüzü soğuk olan termoelektrik elemandır. Sıcak yüzü için etkin soğutma yapılmazsa bu durum soğuk yüzeyi de etkiler hatta peltier bozulabilir. Bunun önüne geçmek için ve peltierin hazneyi ne kadar soğutabileceğini görmek için bir dizi deney gerçekleştirildi. Peltier soğutulmasında soğutucu akışkan olarak saf su ve SiO2 kullanıldı. Nanoakışkan için kullanılan nanopartiküllerin oranları sırasıyla %0.25, %0,5 ve %1 olarak kararlaştırıldı. Nanoakışkanda değişen hacimsel oranlarla birlikte peltierin elektriksel gücü ve farklı hacimlerdeki soğutma haznesinde de deneyler gerçekleştirildi. Peltierin (termoelektrik eleman) elektriksel gücü 6V, 8V, 10V ve 12V olarak belirlendi. Nanoakışkan kütlesel debisi için 6, 10 ve 14 g/s olarak belirlenirken soğutma haznesinin hacmi ise 38×30×13 cm ve 26×20×12 cm olarak kararlaştırıldı.
TiSiN kaplamaların üretilmesi, mekanik ve aşınma özelliklerinin araştırılması
Endüstriyel bir yüzey kaplama yöntemi olarak bilinen fiziksel buhar biriktirme (PVD) yöntemi metalik malzemelerin mekanik ve tribolojik özelliklerinin iyileştirilmesinde tercih edilen bir kaplama tekniğidir. Bu tez kapsamında PVD tekniği ile TiSiN filminin silisyum (Si) miktarı arttırılarak Al2024 ve 52100 çelik taban malzemeler üzerine büyütülen kaplamanın yapısal, mekanik ve tribolojik özellikleri araştırılmıştır. Bu çalışmanın amacı Si miktarı (Si: %10-14-20) değiştirilerek düşük sürtünme katsayısı, yüksek sertlik ve yüksek aşınma direnci elde etmektir. Büyütülen TiSiN ince filmlerin yapısal özellikleri XRD ve SEM, mekanik özellikleri Vickers mikro sertlik ve tribolojik özellikleri ise atmosfer ortamında Pin-on-disc aşınma test analiz cihazlarıyla tespit edilmiştir. XRD analizleri sonucu Si değeri arttıkça pik yoğunluklarında bir miktar azalma ve kristal yapıdan amorf yapıya doğru geçiş gözlemlenmiştir. En düşük sürtünme katsayısı 1 N yük altında Al2024 Si:%10'da 0,52 olarak belirlenmiştir. Ayrıca en yüksek sertlik değeri 52100 çelik üzerine büyütülen TiSiN Si:%20'de 618 HV0,1 ve en yüksek film kalınlığı 2,05 µm olarak Si:%20 ile büyütülen TiSiN filminde tespit edilmiştir. Si miktarının film yapısında artmasıyla mekanik ve tribolojik özelliklerinde belirgin değişiklikler olduğu gözlemlenmiştir.
Nanoakışkanın akış ve termal karakteristiklerini değerlendirmek için mini kanallı ısı değiştiricinin sayısal modellenmesi ve deneysel incelenmesi
Isı transfer özellikleri, araştırmacılar tarafından kapsamlı bir şekilde araştırılmakta ve en uygun ısı transferi için farklı yöntemlerin araştırılması önemli bir konudur. Bu çalışmada, geri dönüştürülmüş nanoakışkan ile çalıştırılan alüminyum soğutma bloklarının termal performansını değerlendirmek için deneysel ve sayısal yöntemler kullanılmıştır. Çevrimde ısı transfer akışkanı olarak yeni nesil kararlı nanoakışkan Fe3O4 /Su kullanılmıştır. Deneylerde, her bir parametrenin termal verim üzerindeki etkisini bulmak için akış hızı, nanoakışkanın hacim oranı ve giriş sıcaklık değeri gibi çalışma koşulları değiştirilmiştir. Bu araştırmada problem sayısal simülasyon kullanılarak çözülmüş ve gerekli diyagramlar sıcaklık ve hız konturları şeklinde sunulmuştur. Modeli simüle etmek için ANSYS/Fluent yazılımı kullanılmıştır.