827
Arşivlenen Tez
0
DOI Atanmış
0%
DOI Oranı
Anabilim Dalı
Yüksek karbonlu ve mikro alaşımlı DIN EN ISO 16120-2:2011-C66D çeliklerde döküm hızının iyileştirilmesi
Dünyada ve ülkemizde önemli bir çelik üretim aşaması olarak bilinen sürekli döküm prosesinde, farklı parametreler bir arada kullanılabilmektedir. Ürün özelliklerinin karşılanmasında metalurjik açıdan uygun parametrelerin kullanılması önem arz etmektedir. Sürekli döküm prosesinde geçmişten günümüze birçok yenilik gerçekleştirilmiştir. Sürekli döküm kabiliyetleri ile ihtiyaçlara cevap verecek uygun katılaştırmanın optimum düzeyde yapılabilmesi amacıyla çelik analizleri, refrakter malzemeler, sürekli döküm parametreleri gibi etkili bir çok konu üzerinde çalışmaların yapıldığı bilinmektedir. Sürekli döküm parametreleri incelendiğinde; döküm hızı parametresinin makro numunelerdeki kalite ihtiyaçları açısından etkili olabileceği görülmüştür. Bu nedenle, bu çalışmada döküm hızı parametresi artışının makro numunelerdeki kaliteye etkisi araştırılmıştır. Yöntem olarak; yüksek karbonlu, mikro alaşımlı DIN EN ISO 16120-2:2011-C66D kalite çeliklerde, farklı dökümlerde söz konusu parametre değiştirilerek makro numuneleri alınmış ve kalite ihtiyaçları açısından değerlendirilmesi yapılmıştır. Makro numune kalite sonuçları karşılaştırıldığında; döküm hızının etkisinin gözlendiği görülmüştür.
Farklı kaplama teknikleri ile kaplanmış duşlu masa rollerinin yüksek sıcaklık aşınma korozyon davranışlarının incelenmesi
Demir çelik sektörü Türkiye ve bölgemiz (İskenderun-Payas-Osmaniye) açısından büyük önem arz etmektedir. Bu çalışmada demir çelik endüstrisindeki sıcak haddeleme kademesinin önemli bir kısmı olan duşlu masa rollerinin mevcut alev sprey kaplama hallerine alternatif olarak difüzyonel kaplama yöntemleri (TiC kaplama, borlama, boro-titanyumlama) ile kaplanabilirliği çalışılmıştır. Kaplama işlemi sonrası numuneler optik, SEM, EDS, XRD, tabaka kalınlığı, mikrosertlik ve yüzey pürüzlülüğü incelenerek elde edilen kaplamaların karakteristik özellikleri ortaya konmuştur. Ardından duşlu masa rollerinin çalışma koşulları gözönünde bulundurularak 4 farklı kaplama tabakası yüksek sıcaklık aşınma ve %3,5 NaCl çözeltisinde elektrokimyasal korozyon testine tabi tutulmuş ve yüzeylerin SEM ve EDS analizleri ile incelenerek birbirleriyle ve işlemsiz STKM-13A çeliği ile kıyaslanmıştır. Kaplama tekniklerine bağlı olarak ile 5- 1300 µm kaplama kalınlığı ve 851-3179 HV sertlik değerlerine sahip geniş bir aralıkta kaplama tabakaları elde edilmiştir. Yapılan kaplama işlemleri ile STKM-13A çeliğinin aşınma ve korozyon dirençlerinde iyileşme sağlanmıştır. Kaplanmış numuneler arasında en iyi aşınma direnci boro-titanyumlanmış numunede, en iyi korozyon direnci ise alev sprey ile kaplanmış numunede elde edilmiştir. Tez çalışması sonuçları göstermiştir ki: Duşlu masa rollerinin aşınma direnci ve korozyon dirençleri iyileştirilerek, takım ömrünün artırılması yoluyla demir çelik endüstrisinde ortaya çıkan haddeleme maliyetlerinin azaltılması ve işletmelerdeki plansız duruşların minimize edilmesinde katkı sağlayacağı öngörülmektedir.
İsdemir çelikhane (BOF) curufunun zeminlerin donma çözünme davranışına etkisinin araştırılması
Ülkemiz 52 milyon ton/yıl kurulu demir çelik üretim kapasitesine sahip olup, 2016 yılındaki 33.19 milyon tonluk üretimiyle dünya üretiminde yaklaşık %2.04 oranda paya sahip olmuştur. Türkiye, dünyada çelik üretimi yapan 64 ülke içerisinde 8. sırada yer alırken, Avrupa'da çelik üreten ülkeler arasında, 2. sırada yer almaktadır. Ülkemizde çelik üretimi sırasında demir çelik tesislerinden yan ürün olarak, yaklaşık her yıl 1.7 milyon ton Çelikhane (BOF) curufu oluşmaktadır. Stoklanan curuflar yeterli kullanım alanı bulamadığından büyük bir bölümü fabrika sahası içerisinde yıllardır stoklarda bekletilmekte ve fabrikalar için önemli yer ve çevre sorunu yaratmaktadır. Son yıllarda yeni açılan ve kapasitesi artırılan tesisler ile üretim miktarlarındaki artış ve stoklama alanlarının kısıtlı olması ve çözülmeyi bekleyen stok curufu tepeleri oluşmaktadır. Üretim sırasında yan ürün olarak çıkan curufların, diğer alanlarda tekrar kazanılması ve tekrarda kullanımı konusu senelerdir gündemde yer almıştır. Yıllık sıcaklık farkının fazla olduğu, soğuk iklimin egemen olduğu bölgelerde doğal olarak oluşan ve donma-çözünmenin görüldüğü iklim şartlarında yer alan bölgelerde özellikle; karayolu, demiryolu, sulama kanalı gibi mühendislik yapıları üzerinde taşıdıkları yüklerden dolayı, donma ve çözünmenin etkisi altında kalmakta ve deformasyona uğramaktadır. Bu tez çalışmasında; İskenderun Demir-Çelik Fabrikaları A.Ş. (İSDEMİR A.Ş) fabrikasından alınan çelikhane (BOF) curufu, killi zemin numunelerine %3, %6, %9, %12, %15 ve %20 oranlarında ilave edilerek testler yapılmıştır. Donma ve çözünmenin zemin numuneler üzerine etkilerini araştırmak için; Zeminlerin Donma ve Çözünme deneyi (ASTM D-5918), Donma ve Çözünmeye Karşı Direncin Tayini (TS EN 1367-1) ve Magnezyum Sülfat (TS EN 1367-2) deney çalışmaları uygulanmıştır. Bu 3 (üç) kategorideki testlerden elde edilen deney sonuçlarından grafik ve tablolar elde edilmiş olup, kapsamlı bir şekilde yorumlanmıştır. İSDEMİR Çelikhane (BOF) Curufunun killi zeminlerin iyileştirilmesi üzerine özellikle % 9 ve üzeri karışımlarda bariz bir şekilde olumlu etkisinin olacağı görülmüştür.
Ürün çelik kalitesine bağlı olarak sürekli kütük döküm kusurlarının araştırılması
Önemli bir çelik üretim prosesi olarak bilinen sürekli kütük döküm yönteminde, birçok değişken bir arada bulunabilmektedir. Yarı mamül olarakta kabul edilebilen kütük üretiminde uygun parametrelerin kullanılması önemlidir. Sürekli kütük döküm üretim faaliyetlerinde kalite ihtiyaçlarının karşılanabilmesi için çelik analizi, refrakter malzeme ve sürekli döküm parametreleri gibi konular üzerinde araştırmalar yapılmıştır. Sürekli kütük döküm prosesinde üretilen nihai ürün (kütük) incelendiğinde; çelik kalitesi, kullanılan refrakter malzemeler, tesis ekipmanları, operasyonel uygulamalar v.b parametrelere bağlı olarak farklı kusurların oluştuğu görülmüştür. Bu tez çalışmasında kütük üretiminde meydana gelen ürün kusurları; "iç yapı kusurları", "yüzey kalitesi ve yüzey kusurları" ile "şekil ve ebat kusurları" olmak üzere üç ana başlık altında gruplandırarak, araştırılmıştır. Sürekli döküm tesisinde üretimi yapılan kütük malzemesinin; üretim miktarı, kalite ve kusur açısından dağılımları incelenmiştir. Kütük numuneleri üzerinde makro ve mikro yapılarda kusur incelemeleri yapılmıştır. Yüksek üretim miktarına sahip kaliteden alınan numunelerdeki inklüzyon kusurunun incelenmesi amacı ile optik mikroskop ve SEM görüntüsü alınmış ve EDS analizi yapılmıştır. Ayrıca, beyaz toz kusuru üzerinde SEM görüntüsünden alınan EDS analizi yapılmıştır. Yapılan çalışma sonucunda, sürekli kütük döküm kusurlarında sıvı çelik ve sürekli döküm prosesi parametrelerinin etkili olduğu ve kalite sonuçlarına yansıdığı görülmüştür.
Al, Ga katkılı N-tipi ZnO saydam iletken oksitlerin üretimi ve karakterizasyonu
Bu çalışmada saf ZnO, Al katkılı ZnO (AZO), Ga katkılı ZnO (GZO) ve Al-Ga birlikte katkılı ZnO (AGZO) ince filmler sol jel spin kaplama ve hidrotermal yöntem ile iki adımda cam yüzey üzerinde üretilmiştir. Yapısal, optik ve elektriksel özellikleri açıklanmıştır. 0,5 M ve 1,0 M olmak üzere iki farklı konsantrasyonlarda çinko asetat'ın dietanolamin ve bir miktar etanol içerisinde çözündürülmesiyle homojen bir çözelti elde edilmiştir. Spin kaplama ile oluşturulan tohum tabakaları 400 oC/5 sa tavlanmıştır. Farklı molarite ve katkılamalar ile maliyeti düşük, seri üretime uygun, ticarileşmesi yüksek olan anot malzemelerin bulunması amaçlanmıştır. İnce filmlerin morfolojik yapıları ve kalınlıkları taramalı elektron mikroskobu'nda (SEM), ince filmlerdeki tanelerin yönelimi X-ışınımı difraksiyonu (XRD) ile analiz edilmiş ve elektriksel iletkenliği 4-noktalı akım voltaj karakteristiği ile ölçülmüştür. İnce filmlerin optik geçirgenlikleri UV-Vis-NIR spektrometresinde 200-800 nm dalga boyları arasında ölçülmüştür.
Hibrit plazma ark kaynağı (HPAK)), gaz metal ark kaynağı ((GMAK) ve soğuk metal transfer kaynağı (CMT) yöntemleri ile ARMOX 500T zırh çeliğinin kaynak edilebilirliğinin araştırılması
Savunma endüstrisinde zırh malzemesi olarak kullanılan ARMOX 500T zırh çeliğinin, Hibrit Plazma Ark Kaynağı (HPAK), Gaz Metal Ark Kaynağı (GMAK) ve Soğuk Metal Transfer Kaynağı (CMT) yöntemleri ile kaynak edilebilirliği araştırılmış ve elde edilen sonuçlar analiz edilerek birbirleri ile kıyaslanmıştır. Kaynak işlemleri robotik sistemli kaynak makineleri ile gerçekleştirilmiştir. Bu tez çalışmasında, ARMOX 500T zırh çeliği birleşim bölgesinde ESAB OK Autrod 16.95 ilave dolgu teli kullanarak farklı kaynak yöntemleri ile birleştirilmesi sonucunda oluşan metalurjik ve mekanik özellikler araştırıldı. Kaynak bölgesi ve kaynaktan etkilenen bölgede (ITAB) oluşan içyapı özelliklerini ve difüzyon durumunu metalografik olarak gözlemlemek için, optik mikroskop ile SEM görüntüleri incelenmiş ve kaynak sonrası oluşan kimyasal dağılımı analiz etmek için EDS analizi yapılmıştır. X-ışını Radyografik Muayene ile kaynak hataları olarak adlandırılan çatlak, gözenek, gaz boşluğu vb. olumsuzluklar test edilmiştir. Kaynak yöntemlerinin mekanik özelliklere etkilerini belirlemek amacı ile kaynaklı numunelere vickers sertlik, çekme, eğme ve çentik darbe testleri uygulanmıştır. Optik mikroskop ve SEM görüntülerinde kaynak difüzyon durumları araştırılmıştır. HPAK ve GMAK kaynak yöntemlerinde ana malzeme ve kaynak metali arasında difüzyon oluşmuştur. CMT kaynak yönteminde ise yeterli difüzyon olmadığı görülmüştür. Bu çalışmada uygulanan kaynak yöntemlerine bağlı olarak oluşan sıcaklığın difüzyon durumlarını etkilediği ve bununda, deneysel olarak birleştirilen malzemenin mekanik özelliklerine tesir ettiği gözlemlenmiştir. Savunma sanayinde kullanılan ARMOX 500T zırh çeliğini her üç kaynak yöntemi ile deneysel olarak birleştirme gerçekleştirilmiştir.
Ramor 500 zırh çeliğinin farklı ark ergitme kaynak birleştirmelerinin metalurjik ve mekanik özelliklerinin incelenmesi
Bu çalışmada, RAMOR 500 zırh çeliği, Hibrit Plazma Ark Kaynağı (HPAK), Gaz Metal Ark Kaynağı (GMAK) ve Soğuk Metal Transfer Ark Kaynağı (CMT) yöntemleri ile robotik olarak kaynak edilmiştir. Üç farklı ergitme kaynak yönteminin Ramor 500 zırh çeliğinin metalürjik ve mekanik özelliklerine etkisinin araştırılması amacı ile kaynaklı numuneler optik mikroskop, taramalı elektron mikroskobu (SEM), EDS ile incelenmiş ve Vickers sertlik, çekme testi, üç nokta eğme testi ve çentik darbe testlerine tabi tutulmuştur. HPAK ve GMAK kaynaklı numunelerin kaynak metali bölgelerinin çoğunlukla östenik yapıda olmakla beraber az miktarda martenzitik ve kısmen δ-ferrit fazından oluşmuş iken CMT kaynaklı numunede ise östenitik ve az miktarda δ-ferrit fazından oluştuğu tespit edilmiştir. Kaynak metali ve ITAB sertlik değerleri esas metalden yüksek olduğu tespit edilmiş olup zırh çeliklerinin çoğu ergitmeli ark kaynaklarında büyük bir problem olarak anılan kaynak bölgesi veya ITAB sertliklerinin ana malzemeden daha düşük olması problemi giderilmiştir. Çekme dayanımlarında işlemsiz zırh çeliğine göre düşüş meydana gelmiş olsa da literatüre göre özellikle HPAK yöntemi ile tatmin edici dayanımlar elde edilmiştir. Elde edilen çekme dayanımları esas metale göre HPAK, GMAK, CMT kaynak yöntemlerinde sırasıyla %65, %50 ve %40 şeklinde sıralanmıştır. Çekme sonrası kırık yüzeylerin fraktografik incelemesinde HPAK ve GMAK ile birleştirilen numunelerde yarılma kırığı tipinde gevrek kırılma, CMK kaynaklı numunede ise taneler arası (intergranüler) kırılma tipinde sünek kırılma meydana gelmiştir. Çekme testi ve Eğme testinde HPAK ve GMAK kaynaklı numunelerin iri taneli bölgeden koptukları, CMT kaynaklı numunenin ise kaynak metali bölgesinden koptuğu tespit edilmiştir. Darbe çentik tokluk değerleri bakımından incelendiğinde CMT kaynalı numunelerin esas metalden daha iyi darbe direnci gösterdiği tespit edilmiştir. HPAK ve GMAK kaynaklı numuneler esas metale göre daha az darbe direnci sağlamış olsa da literatürde ki çalışmalara kıyasla daha iyi darbe tokluk değerleri sağlamıştır. Sıcaklık düşüşü ile hem işlemsiz Ramor 500 hem de kaynaklı numunelerin darbe tokluk değerleri düşmüştür. HPAK yöntemi malzemenin içyapısı ve mekanik özelliklerini daha az düşürdüğü zaman, enerji ve maliyetten tassaruf sağladığından dolayı tez çalışması sonucunda karşılaştırılan 3 kaynak yönteminden en uygun olanın HPAK olduğu sonucuna varılmıştır.
Atom numarası 21≤Z≤30 arasında değişen 3d grubu geçiş elementlerinin Auger elektronu yayma oranı, Kα, KLL çizgi genişlikleri ve L alt kabuk seviye genişliklerinin hesaplanması
3d gurubu geçiş elementleri kullanılarak üretilen alaşım ve bileşikler otomotiv sanayi, opto-elektronik uygulamalar, biyo-sensörler gibi pek çok kullanım alanına sahiptir. Bilim ve teknolojinin gelişmesinde geniş bir ürün yelpazesi sunan bu elementlerin dâhil olduğu malzeme yapısında oluşturacağı değişimler hakkında bilgi sahibi olabilmek için elementlerin elektronik yapısının incelenmesi gerekmektedir. Bunun sebebi, malzemeyi oluşturan atomların kimyasal bağ oluşturmasında en etkin faktörün valans (değerlik) bandı elektronik yapısının olmasıdır.3d gurubu geçiş elementlerinin valans bandı elektronik yapısının incelenmesinde K kabuğu floresans parametrelerinin ölçülmesi önemli bir yere sahiptir. Valans bandı M kabuğunda bulunan 3d gurubu geçiş elementlerinin kimyasal bağlanma olaylarında olduğu gibi elektronik yapıdaki herhangi bir değişim L kabuğunu ve buna bağlı olarak L kabuğundan K kabuğuna olan X-ışını geçişlerini etkileyecektir. Böylece X-ışını geçişlerindeki değişimler incelenerek atomların elektronik yapıları hakkında dolaylı olarak bilgi sahibi olunabilmektedir. Bu tez çalışmasında, Auger elektronu yayma oranı, Kα ve KLL çizgi genişlikleri ile L alt kabuk enerji seviyelerinin genişlikleri enerji ayrımlı X-ışını floresans yöntemi kullanılarak belirlenmiştir. Parametrelerin hesaplanması için elementler önce 59,5 keV'de γ ışınları yayan 241Am radyoaktif kaynak ile uyarılmış ve numunelerden yayınlanan X-ışınları, çözünürlüğü, 5,9 keV'de 150 eV olan Ultra-LEGe dedektörü yardımıyla sayılmıştır. Elde edilen foto-piklerin altında kalan alanlar parametrelerin hesaplamalarında kullanılmıştır. Yapılan çalışmalardan elde edilen bulgular önceki çalışmalarla karşılaştırılmıştır. Ayrıca tez kapsamında yapılan çalışmalar sonucu elde edilen parametreler, atomun karmaşık yapısının anlaşılmasında ortaya atılacak olan teorilerin geliştirilmesinde ve XRD ile XRF gibi malzeme karakterizasyonunda kullanılan cihazların üretimi ve tasarımında önemli rol oynamaktadır.
Gözenekli ve süzen (filtre) kağıtların birleştirme yöntemlerine göre yapışma performansları
Bu çalışmada yağ, yakıt ve hava filtresi olarak kullanılan süzen kağıtlarının farklı yöntemlerle birleştirilmeler uygulanarak, kaliteli birleştirmelerin belirlenmesi amaçlanmıştır. Birleştirme ile sektördeki kullanım şartlarındaki gereksinimleri sağlayıp sağlamadığı belirlenmiştir. Yağ, hava ve yakıt filtre kağıtları, medyaların oluşturulması için pilelendikten (kat kat) sonra kağıt uçları, ultrasonik, metal klips, polyamid bazlı sıcak tutkal, poliefil bazlı hotmelt, poliüretan bazlı yapıştırıcı, siyanoakrilat yapıştırıcı ve ısı kullanılarak birleştirilme gerçekleştirilmiştir. Birleştirme sonrası makro incelemeler gerçekleştirilmiştir. Medyalar nihai filtre ürün haline getirilerek, baloncuk testi, hava geçirgenliği ve gözenek büyüklüğü testi uygulanmıştır. Birleşme kalitesine bakıldığında sırasıyla, metal klips, polyamid bazlı sıcak tutkal, poliüretan bazlı yapıştırıcı, poliefil bazlı hotmelt, ultrasonik kaynak, siyanoakrilat yapıştırıcı ve ısı ile birleştirme olduğu, fakat hem kaliteli birleşme hemde ekonomiklik göz önünde bulundurulduğunda sırasıyla, metal klips, poliüretan bazlı yapıştırıcı, polyamid bazlı sıcak tutkal, ultrasonik kaynak, poliefil bazlı hotmelt, ısı ile birleştirme ve siyanoakrilat yapıştırıcı olduğu görülmüştür.
Termoreaktif difüzyon tekniği ile küresel grafitli dökme demirin yüzeyinde oluşan cr-v-c kaplamaların aşınma ve korozyon davranışlarının incelenmesi
Bu çalışmada, küresel grafitli dökme demirlerden bir kalite olan GGG-80 alaşımının yüzeyinde 900-1000 ve 1100°C'de 1 saat süre ile Fe-Cr ve Fe-V tozları ortamında termoraktif difüzyon tekniği ile krom karbür-vanadyum karbür kompozit kaplama tabakaları oluşturulmuştur. Oluşturulan Cr-V-C kaplama tabakalarının karakterizasyonu Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM-EDS), X-Işınları Difraktometresi (XRD), mikrosertlik, nanoindentasyon, Daimler-Benz Rockwell-C adhezyon testi, aşınma testi ve elektrokimyasal korozyon tesi ile belirlenmiştir. Küresel grafitli dökme demirlerin kullanım alanları göz önünde bulundurularak korozyon testleri %3,5 NaCI, %5 H2SO4 ve %5 HNO3 ortamlarında oda sıcaklığında elektrokimyasal olarak yapılmıştır. Aşınma testleri ise oda sıcaklığı, 250, 500 ve 750 °C'de açık hava ortamında 10 N yük ve 250m kayma mesafesinde WC bilyaya karşı gerçekleştirilmiştir. Metalografik çalışmalar kaplama işlemi sonunda küresel grafit nodüllerinin çözündüğü ve yüzeyde 12-36μm kalınlığında, 2461-3200 HV0.05 sertliğinde ve 198-238 GPa elastite modülüne sahip krom karbür- vanadyum karbür kompozit kaplama tabakalarının elde edildiğini göstermiştir. Küresel grafit nodüllerinin çözünmesi ve yüzeyde kompozit karbür kaplamaların eldesi NaCI, H2SO4 ve HNO3 ortamlarında işlemsiz malzmeye göre daha iyi korozyon direnci sağlamıştır. Ayrıca kompozit kaplama tabakaları ile yüzeyde meydana gelen sertlik ve elastite modülerindeki artış ile de oda sıcaklığından 750°C'ye kadar gerçekleştirilen aşınma testlerinde daha yüksek aşınma dirençleri elde edilmiştir. Kaplama sıcaklığındaki artış kaplama tabakası kalınlığı ve mekanik özeliklerde artış yüzey pürüzlülük değerlerinde ise azalma meydana getirmiş olup en iyi aşınma ve korozyon dirençleri 1100°C'de 1 saat süre ile kaplama işlemine tabi tutulan numunede elde edilmiştir.
LFZ yöntemiyle üretilen potasyum (K) katkılı Bi2Ca2Co2Oy seramiğinin termoelektrik özelliklerinin araştırılması
Bu çalışmada, termoelektrik BiCa 2-x K x Co 2 O y seramik malzemeler (x = 0,0;0,05;0,075; 0,10 ve 0,125) için farklı formlarda (bulk, as-grown ve fiber olarak) klasik katı hal yöntemi ile üretilmiş ve lazer yüzer bölge (LFZ) tekniği uygulanmıştır. Tüm numunelerin XRD kırınım desenleri benzerdir, ana pikler termoelektrik faza karşılık gelmekte olup, az miktarda da ikincil faz gözlemlenmiştir. SEM-EDS sonuçları, bulk örnekteki farklı boyutlarda ve rastgele olan tanecik yapısının, as-grown ve fiber örneklerde LFZ yöntemi kullanılarak yönlendirilmesini sağlamıştır. Ayrıca LFZ uygulaması ile oluşan uyumsuz erimeye bağlı olarak as-grown örneklerde oluşan yüksek miktardaki ikincil fazlar sinterleme ile ve K-katkısı ile azaltılmıştır. Mikroyapısal değişim, elektriksel özelliklere yansımış ve en düşük özdirenç değerleri sinterlenmiş K-katkılı fiber örneklerde bulunmuştur. Seebeck katsayısı her durumda pozitiftir ve p-tipi iletim mekanizmasını oluşturmuştur. Sonuç olarak, 0.075 K katkılı sinterlenmiş fiber örneklerde elde edilen en yüksek PF değeri 0,11 mW/K 2 m olarak elde edilmiştir.
Küresel grafitli dökme demirin yüzeyinde oluşturulan titanyum karbür kaplamaların aşınma ve korozyon davranışlarının incelenmesi
Küresel grafitli dökme demirlerin çeliğe göre daha ekonomik üretilebilmesi ve düşük yoğunluğa sahip olmalarının yanında dökme demirin iyi bilinen yüksek dökülebilirlik, titreşimi sönüleme, yüklenme kapasitesi özelliklere sahip olması bu alaşım grubunu günden güne birçok sektörde çeliklere alternatif olarak kullanılmasını sağlamıştır. Ancak, küresel garfitli dökme demirlerin düşük yüzey sertlikleri ve düşük korozyon dirençleri dolayısıyla birçok tribokorozitif ortamdaki aşınma ve korozyon dirençleri tatmin edici değildir. Bu amaçla, bu çalışmada, küresel grafitli dökme demir (KGDD-80) numunelerin yüzeyinde Termo reaktif difüzyon tekniği (TRD) ile 800 °C, 850 °C ve 900 °C'de 4 saat süre ile titanyum karbür (TiC) kaplama tabakaları oluşturulmuştur. Elde edilen TiC kaplamalar, taramalı elektron mikroskobu (SEM), enerji dağılımlı X-ışını spektroskopisi (EDS), X-ışını kırınımı (XRD), yüzey profilometrisi, mikrosertlik, VDI adhezyon testi, aşınma testi ve elektrokimyasal korozyon testi ile karakterize edilmiştir. TRD sıcaklığına bağlı olarak yüzeyde 5-11 µm kalınlığında ve 27.96-32.45 GPa sertlikte sürekli, çatlaksız, pürüzsüz ve altlık ile yüksek adhezyona sahip TiC kaplamalar elde edilmiştir. TiC kaplamaların yüksek kimyasal kararlılığı, yüksek sertliği ve iyi yapışma mukavemeti, işlemsiz kürsel grafitli numunelere kıyasla daha düşük sürtünme katsayısı, yüksek aşınma direnci ve üstün korozyon direnci sağlamışlardır. Kaplanmış numunelerde delaminasyon ve oksidasyon destekli abrasif aşınma görülürken TiC kaplı numunlerde ise oksidasyon destekli adhesiv aşınmaya dönüşmüştür. İşlemsiz kürsel grafitli dökme demir numunlerde galvanik etkiye bağlı seçici korozyon mekanizması baskın iken, TiC kaplanmış numunelerde homojen korozyon ve pitting korozyon mekanizmalarının meydana geldiği tespit edilmiştir. TRD yöntemiyle oluşturulan TiC kaplamaların sağladığı aşınma ve korozyon dirençlerindeki iyileşme, TiC kaplamaların tribo-korozif koşullara maruz kalan kürsel grafitli dökme demirlerin kullanım ömürlerinin artırılmasında iyi bir alternatif olacağını göstermiştir.
Sb2Se3 ince filmlerinin sülfürizasyonu ile üretilen Sb2(S,Se)3 soğurucu katmanlarının karakterizasyonu
Antimon triselenid (Sb2Se3), günümüzde büyük ilgi gören inorganik yarı iletkenler arasında en umut verici soğurucu malzeme seçeneklerinden biridir. Ancak, Sb2Se3 güneş hücreleri için kaydedilen en yüksek verimlilik değerleri hala ideal değerden daha düşüktür. Cihaz performansını artırmak için Antimon selenosülfid (Sb2(SxSe1-x)3) bir seçenektir çünkü alaşımlı Sb2(SxSe1-x)3 'ün bant aralığı ve bant konumu gibi bazı özellikleri bileşime bağlıdır. Bu çalışmada, Sb2(SxSe1-x)3 ince filmlerin büyütülmesi için iki aşamalı bir yöntem kullanılmıştır. İlk aşamada, doğru akım (DC) mıknatıssal saçtırma tekniği kullanılarak soda kireç camı (SLG) altlıkları üzerine Sb2Se3 ince filmleri biriktirilmiştir. İkinci aşamada, Sb2(SxSe1-x)3 ince filmler elde etmek için Sb2Se3 ince filmler kuvars ampulde sülfürleme işlemine tabi tutulmuştur. Karakterizasyon sonuçları, sunulan yöntemle büyütülen Sb2(SxSe1-x)3 ince filmlerinin morfolojik, optik ve yapısal özelliklerinin, sülfürleme sırasında kullanılan sülfür tozu miktarlarına büyük ölçüde bağlı olduğunu göstermiştir. Sülfürün ayarlanmasıyla fotovoltaik uygulamalar için uygun bant aralığına, uygun yönlendirmeye ve kompakt morfolojiye sahip Sb2(SxSe1-x)3 soğurucu malzemeler elde edilebilir. Yukarıda bahsedildiği gibi, alaşımlı Sb2(SxSe1-x)3'ün bileşimsel manipülasyonu, Sb2(SxSe1- x)3'teki Se oranını basitçe artırarak veya azaltarak ISC veya VOC'yi iyileştirme fırsatı sunar. Bu açıdan detaylı optimizasyon ile maksimum verimlilik elde edilebilir. Ancak bu yaklaşım, bant aralığı azalmasının bir sonucu olarak ISC'deki iyileştirmeye VOC kaybının eşlik ettiği veya bunun tersi olduğu bir ikilemle karşı karşıyadır. Kademeli yapıya sahip güneş hücrelerinin, ISC ve VOC arasındaki bu ikilemi önleyebilir. Bu çalışmada, kademeli bileşime sahip Sb2(SxSe1-x)3 ince filmleri üretmek için kolay ve etkili bir yöntem sunarak, üretilen ince filmlerin özellikleri incelenmiştir. Kademeli bileşime sahip Sb2(SxSe1-x)3 ince filmini üretmek amacıyla mıknatıssal saçtırma tekniği ile üretilen Sb2Se3 filmlerinin üzerine hidrotermal biriktirme yöntemi ile Sb2S3 ince filmleri büyütülerek üretilen yapı ısıl işleme tabi tutulmuştur. Analiz sonuçları, çalışmamızda üretilen kademeli bileşime sahip Sb2(SxSe1-x)3 ince filmlerin yüksek verimliliğe sahip güneş hücreleri elde etmek için potansiyel bir aday olduğunu göstermiştir.
Süperiletkenlik özelliklerini iyileştirmek için FeSe0, 5Te0,5 sistemine çok duvarlı karbon nanotüp katkısı ve mühendislik uygulamaları için kare korlu süperiletken tel/şerit üretimi ve racetrack formunda bobin prototipinin geliştirilmesi
Bu yüksek lisans tezi kapsamındaki çalışmalar üç aşamadan oluşmaktadır. Birinci aşamada Fe-kalkojenit süperiletkenler sınıfına ait 11-fazının bir üyesi olan FeSe0.5Te0.5 baz sisteminde Fe konumlarına %3' e kadar çok duvarlı karbon nanotüp ikamesi yapılarak self-flux yöntemi ile tek kristal formda test örnekleri üretilip yapısal, mikroyapısal, elektriksel, manyetik ve mekanik özellikleri incelenmiştir. Bu bağlamda, üst kritik alan, Hc2, koherens uzunluk, c, aktivasyon enerjisi, U(H,T), kritik akım yoğunluğu, Jcmag, çivileme kuvveti, FP, hesaplamaları yapılarak en iyi süperiletkenlik parametrelerine sahip sitokiyometrinin Fe1-x(MWCNT)xTe0,5Se0,5 (x=0,03) olduğu tespit edilmiştir. Bu sonuca göre, ikinci aşamada kullanılmak üzere Fe1-x(MWCNT)xTe0,5Se0,5 (x=0,03) sitokiyometrisine sahip büyük ölçekte üretim gerçekleştirilmiştir. İkinci aşamada, Fe1-x(MWCNT)xTe0,5Se0,5 (x=0,03) süperiletken kor malzemesi olarak kullanılmış ve Fe ile Ag kılıflarda powder in tube yöntemi ile kare kor' lu tel ve sonrasında şerit üretimi denemeleri gerçekleştirilerek en iyi şerit üretim koşulları (ısıl işlem aralıkları, Fe/Ag kılıfların duvar kalınlıkları ve doluluk oranı) belirlenmiştir. Son aşamada ise, racetract bobin protopi hazırlamak üzere 28.3 m uzunluğunda Fe1-x(MWCNT)xTe0,5Se0,5 (x=0,03) süperiletken şerit üretimi gerçekleştirilerek, mikroyapısal incelemeler ile homojen bir üretim olup olmadığı kontrol edilmiş ve racetract bobin üretimine geçilmiştir. Üçüncü ve son aşamada ise; Hazırlanan teflon kalıp üzerine compton tape ve teflon bant ile gerekli elektriksel izolasyonları yapılan Fe1-x(MWCNT)xTe0,5Se0,5 (x=0,03) süperiletken şerit 20 dönüm (sarım) yapılarak racetract bobin formuna getilmiş ve elektriksel performans testleri gerçekleştirilmiştir.
Yüksek fırında iki döküm arası sürenin optimizasyonu
Günümüzde çelik, önemli bir mühendislik ve yapı malzemesi olmaya devam etmektedir. Çelik üretiminde gelişen teknoloji ile çeşitli üretim yöntemleri geliştirilmesine rağmen çelik üretim sürecinde, YF'lerde üretilen sıvı ham demir (SHD) ile çelik üretimi önemli bir paya sahiptir. Son yıllarda YF'lerde iki döküm arası sürenin optimizasyonu çelik üretiminde, üretim sürekliliği ve verimliliği açısından en önemli konulardan biri haline gelmiştir. Bu tez çalışmasında, YF'lerde üretim ve proses güvenliğini sağlayarak iki döküm arası geçen sürenin en uygun şekilde tespiti için çalışmalar yapılmıştır. YF tepesinden şarj edilen demir içerikli malzemeler-metalurjik kok, tüyerlerden enjekte edilen pulverize kömür (PCI), üflenen sıcak hava miktarı, enjekte edilen oksijen, şarj sayısı, şarj hızı, hazne boyut ölçüleri, torpedo seviye cihazlarından elde edilen SHD miktarı ve cüruf için potalardan alınan cüruf miktarı değerleri ile ilgili test çalışmaları yürütülmüştür. Bu çalışma kapsamında YF'de, SHD'nin hazneden alınmasına etki eden bu parametreler ile Minitab 20 programı kullanarak regresyon-modelleme-korelasyon çalışmaları yapılarak YF hammadde ve proses şartlarına uygun iki döküm arası optimum süre belirlenmiştir. Bu analizler sonucunda iki döküm arası süreye; şarj hızı, üflenen sıcak hava miktarı, enjekte edilen oksijen miktarının etkili olduğu, ancak metalurjik kok kalitesi parametlerinin etki etmediği tespit edilmiştir.
AISI D3 soğuk iş takım çeliği yüzeyinde niyobyum karbür kaplamalarının oluşturulabilirliği, aşınma ve korozyon davranışlarının incelenmesi
Korozyon ve aşınma hasarları endüstriyel ekonomilere her yıl yüksek maliyetler getirmektedir. Aşınma ve korozyon hasarları esas olarak malzemelerin yüzey ve yüzeye yakın katmanlarının özellikleri ile ilgili olduğundan, bu hasarları önlemek ve malzemelerin performansını iyileştirerek kullanım ömrünü uzatmak için yüzeyde sert bir kaplama veya ince film oluşturmak önemli bir çözümdür. Bu nedenle, yüzey mühendisliği ve teknolojisi alanı, malzemenin kimyasal ve fiziksel bileşimini korumak ve yüzey özelliklerini değiştirmek için geliştirilmiştir. Bu çalışmada AISI D3 çeliğinin yüzeyinde Termo-reaktif difüzyon yöntemi (TRD) kullanılarak 900, 1000 ve 1100°C'de 2,4,6 saat parametreleri ile Niyobyum karbür (NbC) kaplama tabakası oluşturulmuştur. Oluşan NbC kaplama tabakasının karakterizasyonu Taramalı Elektron Mikroskobu ve Enerji Dağılım Spektroskopisi (SEM-EDS), X-ray Difraktometre (XRD), mikrosertlik, nano-indentasyon, Vickers adhezyon testi, aşınma testi ve elektrokimyasal korozyon testi ile belirlendi. Korozyon testleri oda sıcaklığında %3,5 NaCl solüsyonunda elektrokimyasal olarak yapılmıştır. Aşınma testleri oda sıcaklığında 10 N yük altında 100-250 m kayma mesafesinde 6,3 mm çapında Al2O3 topuna karşı 200 mm/s hız ve 8,00 mm aşınma iz çapı parametrelerinde gerçekleştirilmiştir. TRD işlemi sonucunda, 8,75-17,10 µm kalınlık aralığında ve 1558-2286 HV0,025 sertlik aralığında, alt tabaka ile mükemmel adezyona sahip, kompakt, pürüzsüz ve çatlaksız NbC tipi bir tabakası elde edilmiştir. TRD sıcaklığına ve süresine bağlı olarak, NbC kaplamalar, işlemsiz AISI D3'e kıyasla aşınma direncini 5 kat'a kadar ve korozyon direncini 14 kat'a kadar iyileştirmiştir. NbC kaplamaların kalınlık ve mikrosertlik değerleri artan sıcaklık ve zamanla artmış olmasına karşın aşınma ve korozyon direnci özelliklerinde önemli değişiklikler gözlemlenmiştir. Aşınmış numunelerin yüzey morfolojileri, aşınma mekanizmasının işlem görmemiş numunede abrasiv aşınma olduğunu ortaya çıkardı. Buna karşılık NbC kaplı numunelerde ise baskın aşınma mekanizmasının oksidatif destekli adhesiv aşınma olduğu tespit edilmiştir. Ayrıca korozyon direncinin büyük ölçüde yüzey pürüzlülüğü ve yüzey kusurlarına (özellikle mikro çatlaklara) bağlı olduğu tespit edilmiştir.
Atık döküm kumu ve mermer tozu kullanılarak seramik malzeme üretilmesi
Ülkemiz için önem arz eden sektörlerden biri olan döküm sektöründeki üretim sonucu oluşan yaklaşık 1 milyon ton atık döküm kumunun (ADK) tekrar kullanılarak değerlendirilmesi gerekmektedir. Son yıllarda, bu konuda çok sayıda bilimsel araştırmalar yapılmıştır. Yapılan araştırmalar neticesinde atık döküm kumunun seramik, inşaat, karayolu gibi sektörlerde yardımcı katkı maddeleriyle birlikte tekrar değerlendirilmesi sağlanmıştır. Döküm sektörünün ülke ekonomisine katkısı olumlu bir değer olarak nitelendirilirken, atık döküm kumu depolama alanlarının kısıtlı olması ve çevreye verebileceği zararlar olumsuzluk arz etmektedir. Bunun yanında sektör her geçen yıl daha da büyümektedir. Bu çalışmada 50 gr'lık atık döküm kumuna inorganik bağlayıcı ailesinden olan çimento ve %5, %10, %15 ve %20 oranlarında MT ilave edilerek, halkalı değirmende öğütülmüş ve seramik karışımlar elde edilmiştir. Bu işlem sonrasında elde edilen karışımlar, 25x25 ebatlarında ve 3 cm derinliğe sahip 12 bölmeli silikon plastik kalıba dökülüp şekillendirilmişlerdir. Numuneler her sınıftan 3'er adet üretilerek sinterlenmiş ve sinterlenmemiş (800°C' de 9 saat) olarak iki gruba ayrılmıştır. Elde edilen seramik karışımların karakterizasyonu laboratuvar ortamında SEM, basma testi ve Arşimet yoğunluk testleri ile gerçekleştirilmiştir. Sinterlenmemiş numunelerde, %0 MT katkılı olanlarda ortalama basma dayanımı 5,21 MPa iken, %20 mermer tozunda ise, 4,08 MPa'a kadar düşmüştür. Yoğunluk açısından ise, su emme değeri %0 numunede %13,7191 iken %5 numunede %16,6760 olup, diğer numunelerde ise kademeli artmış ve %18,6054 olmuştur. Görünür katı yoğunluk ise, %5 mermer tozunda 2,3860 gr/cm3 iken %20 katkılıda 2,7023 gr/cm3 olmuştur. Sinterlenen numunelerde ise, %0 MT katkılı numuneler yüzeysel ve kütlece bir değişiklik olmazken, MT katkılı numunelerde yüzeysel değişim ve kütlesel olarak çatlak ve dağılmalar oluşmuştur. Bu numunelerden basma testi %0 MT katkılı olanlara yapılmış ve ortalama basma dayanımı 1,37MPa olarak bulunmuştur. MT katkısının atık döküm kumu (ADK) içerisinde oranın artırılması yoğunlukta bir artışa yol açmıştır. Buna paralel olarak, MT'nin artırılmasıyla basma dayanımı azalmaktadır.
Karbon, demir ve manganoksit katkılı polimer kompozitlerin radar soğurma kabiliyetinin araştırılması
Radar gözlemine karşı kamufle uygulaması için askeri alanda kullanılmak üzere üretilen hafif, ince ve elektromanyetik dalga soğurma etkinliği yüksek olan Radar Absorpsiyon Malzemelerine (RAM) son zamanlarda ilgi artmaktadır. Bu malzemelerin aynı zamanda kaplama olarak kullanılmaları çok yaygın olmaktadır. Hava araçları, yer savaş araçları gibi gizlenme özelliği istenen araçlarda bu tür malzemelerin geliştirilmesinde yeni teknolojiler ve yeni malzemelerin bir araya getirilmesi gerekmekte. Yapılan çalışmada poliüretan boya ve farklı takviye (demir, manganoksit ve karbon) elemanlarının kombine edilmesiyle elde edilen kompozit kaplamaların, Radar dalgası soğurma özelliğinin incelenmesi amaçlanmıştır. Hali hazırda konu ile ilgili birçok çalışma yapılmıştır ancak bu çalışmada ise kullanılan yöntem ile uygulanabilirliğin kolay olması ve aynı zamanda, hafif ve ince kompozit kaplamanın üretilmesi üzerinde durulmuştur. Deneysel numuneler, poliüretan boyaya eklenen, farklı oranlardaki mikron altı boyuttaki tozların homojen karıştırılması sonucu, sprey kaplama yöntemi kullanılarak, metal (Alüminyum) altlık yüzeyinin kaplanması ile elde edilmiştir. Kat kat kaplama(boya) uygulaması ile farklı geçirgenlik değerleri aranmıştır. Poliüretan boyanın termal analizi HITACHI/ NEXT STA300 marka, TGA/DSC ile ölçülmüştür. Numunelerin X bandı (3-18 GHz) elektromanyetik özellikleri, KEYSIGHT marka Agilent 2-Port PNA-L Network Analizörü ile ölçülmüştür. SEM analizi sonucunda, Fe tozlarının morfolojisinin ligoman türü iğnemsi yapıda ve keskin uçlu, C tozlarının ise grift şeklinde keskin köşeli, MnO2' in morfolojisinin küresel formda olup olduğu gözlemlendi. Network analizi sonucu, tek kat boya uygulamasında C için yapılan analizde en yüksek absorpsiyon değerleri belirli frekans bantlarında 1C10 numunesi kullanılarak elde edilmiştir. Düşük absorpsiyon değerlerine sahip numunelerde ise boya istenilen yapışma şartını sağladığından dolayı radom boyası olarak kullanılabileceği öngörülmüştür.
Ti - Nb mikro alaşımlı yüksek mukavemetli petrol boru çeliklerinde (apı) düşük sıcaklıklarda çentik darbe ve DWTT dayanımının incelenmesi
Dünyada sıvı ve gaz fosil yakıt kullanımının devam etmesi ve ihtiyacın gerekli olan bölgelere taşınması için çelik borular kullanılmaktadır. Bu ihtiyacı gidermek adına Amerikan Petrol Enstitüsü tarafından standartları belirlenmiş petrol boru çelikleri hem Türkiye'de hem de dünyanın çeşitli bölgelerinde farklı üretim teknolojileri ile üretilmektedir. Petrol ve doğal gaz gibi bu yakıtların nakli ve kullanımı sırasında kullanılan çelik boruların dış etkenlerden özellikle iklim şartlarından etkilenmemesi için çelik üretiminde dikkat edilmesi gereken çok önemli parametreler bulunmaktadır. Çelik boruların kullanıldığı iklim şartları ağır olması ve sıcaklıkların sıfır altındaki düşük derecelerde olması nedeniyle dayanımlarının yüksek olması gerekmektedir. Petrol ve doğal gaz gibi fosil yakıtların taşınması sırasında aşırı soğuk havaların yarattığı çelik kırılganlığı nedeniyle borularda hasarlanma oluşmaması amaçlanmaktadır. Boruların kullanıldığı iklim şartlarının çok düşük sıcaklıklara sahip olması durumunda çelik borulardan yüksek dirence sahip olması ve petrol ile doğal gaz gibi yakıtların nakliyatına engel yaratacak durumların oluşmaması amaçlanmaktadır. Bu nedenle de Amerikan Petrol Enstitüsü tarafından çelikten istenen asgari mekanik özellikler standartlar ile belirlenmiştir. Çelik üreticiler bu çelik boruların üretimi sırasında Amerikan Petrol Enstitüsü tarafından belirlenen standartlara uyması zorunludur. İklim şatlarının zorlaştığı kuzey ülkelerinde ise kullanılacak boru özellikleri daha zorlayıcı limitlere yani daha düşük sıcaklıklarda yüksek kırılma direncine sahip olması gerekmektedir. Bu tez çalışmasında, bahsedilen soğuk iklim şartlarına dirençli petrol ve doğal gaz boru taşımacılığında kullanılan çeliklerin üretimi sırasında standartlarda belirtilen limitler içinde kalmak adına dikkat edilmesi gerekenler ve daha soğuk iklim şartlarında da yüksek darbe direnci gösterebilecek çeliklerin üretimi incelenmiştir. İstatistiksel veri analiz yöntemleri ile birlikte laboratuvar ortamında çelik mikro yapısı karakterizasyonu çalışmaları ile sanayi üretim sonuçları irdelenmiş ve sonucunda ülkemizin de üretiminde büyük pay sahibi olduğu petrol boru çelikleri için düşük sıcaklıktaki direncini yükseltebilecek parametreler belirlenmiştir. Bu parametreler ile birlikte gerçekleştirilen üretim sonrası çeliğin mekanik özellikleri çekme testi, çentik darbe testi, mikro yapı incelemesi ve DWTT yapılarak incelenmiştir.
Farklı menşeli metal hurdaların demir çelik üretimine etkilerinin araştırılması
Türkiye'deki demir çelik sektöründe faaliyet gösteren işletmelerin çelik üretim yöntemleri incelendiğinde büyük çoğunlukta elektrikli ark ocaklarından üretim yapıldığı görülmektedir. Yapılan bu üretimlerde ana hammadde girdisi olarak çelik hurda ve hurda türevleri kullanılmaktadır. Bu hurdalar ülkemize ve de tüm dünya ya farklı ulaşım yöntemleri ile getirilmektedir. En çok kullanılan yöntemler arasında gemi, kara yolu taşımacılığı karşımıza çıkmaktadır. Farklı ülkelerden gelen hurdalarında o ülkeye ait bazı karakteristikleri taşıdığı kanısı bu tez çalışmasının ana hedefini oluşturmaktadır. Bu tez çalışmasında, ülkemize farklı ülkelerden gelen çelik hurda kargolarının ülke bazında İskenderun-Osmaniye bölgesinde faaliyet gösteren demir çelik firmalarındaki üretime olan etkileri incelenmiş ve sistematik yöntemler ile modellenmiştir. Bu modellemeler sayesinde bazı reçeteler ortaya çıkmış ve bu reçetelerin çelik üretimleri için bir kılavuz görevi görmesi hedeflenmiştir. Yapılan testlerde; altı farklı ülkeden gelen çelik hurdalar üzerinde, görüntü işleme, yapay sinir ağları ve istatistik değerlendirme programları kullanılarak hurda ile çalışan bir demir çelik tesisinde prosese, işletme şartlarına ve ürün kalitesine olan etkileri araştırılmıştır. Farklı ülkelerin hurdalarının kullanılması esnasında üretilmiş olan yarı mamul ve mamullere uygulanan mekanik, kimyasal testler incelenmiş, pota metalürjisinde yapılan katkı ve kullanılan elektrik miktarları arasında bir değerlendirme yapılmış, tane boyutu ölçümü ve mikro yapı analiz sonuçları incelenmiştir.
Hava filtrelerinin üretiminde kullanılan kağıtların uzamasına etki eden parametrelerin incelenmesi
Hava filtresi, atmosferde bulunan havanın motorun içine geçmeden önce toz, partikül, zerrecik gibi maddelerin silindirler içerisine girmesini engelleyerek, tüm çalışma koşullarında motora gerekli olan havayı istenilen bir şekilde süzerek iletmek ve motora nefes aldırmakla görevlidir. Filtreleme yapılan ortamının ana görevini süzücü eleman kâğıt yapmaktadır. Karmaşık yapıya sahip malzemelerdir. Lifler arasındaki bağlar ve dolgu maddeleri kâğıdın genel yapısını oluşturur. Hem ortam şartlarından hem de kendi odunsu ve higroskopik (su çeken) bir yapıya sahip olmasından kaynaklı oldukça hassastır. Bu odunsu yapı çevrede bulunan nemi bünyesine alır bu da kâğıtların kararlı yapısının etkilenmesine neden olur. Üç farklı yapıya sahip hava filtre kâğıtları gramaj deneyi, geçirgenlik deneyi, filtre kâğıdı patlatma mukavemeti deneyi, filtre kâğıdı gözenek çapı deneyi, nem tespiti deneyi, hava filtresi basınç deneyi, FTIR ve SEM ölçümleri ile zamana ve ortam şartlarına bağlı filtre kağıdının nem ve uzunluk değişimi testleri uygulanmıştır. Hava filtresi kağıtlarına; ambalaj açıldıktan sonra, 0, 24, 48 ve 144.saat esas alınarak, sabit ve değişken ortam koşullarında bekletilerek deney parametreleri uygulanmıştır. Kağıtların yapısından kaynaklı ortamda bulunan nemi içerisine kabul etmesi, yani ıslak olan liflerin daha fazla uzadığını göstermektedir. Bu uzama miktarının değişken sıcaklık ve nem miktarına sahip ortam koşullarında bekletilen kâğıt numunelerinde daha hızlı ve yüksek miktarda gerçekleştiği, sabit ortam şartlarında bekletilen kâğıtlarda ise aksi olduğu tespit edilmiştir. Kâğıdın bulunduğu çevreden bu kadar fazla etkilenmesi, kâğıdın bulunduğu ortam koşulları hem kâğıt üreticileri hem de kâğıdı ham madde olarak kullanan ikincil üreticiler için son derece önemli bilgiler elde edilmiştir. Anahtar: Filtre, Kağıt, Süzen Kağıt, Hava Filtresi
Kobalt esaslı hayness 25 süperalaşımı yüzeyinde oluşturulan bor ve alüminyum kaplamaların karakterizasyonu
Kobalt (Co) esaslı süperalaşımlar, yüksek sıcaklıklara kadar mekanik özelliklerini sürdürmekle birlikte düşük yüzey sertlikleri dolayısıyla aşındırıcı ortamlardaki aşınma dirençleri tatmin edici değildir. Bu hususun geliştirilmesinde termokimyasal yüzey işlemlerinden yararlanılır. Bu işlemler vasıtasıyla kobalt esaslı süperalaşımların yüzey sertlikleri artırılarak aşınma, korozyon ve oksidasyon özellikleri iyileştirilebilir. Bu amaçla bu tez çalışmasında Co-esaslı Haynes 25 süperalaşımı üzerine uygulanan üç farklı termokimyasal kaplamanın (borlama, aluminyumlama ve boro-alumünyumlama) karakteristik özellikleri ve bu alaşımın yüksek sıcaklık aşınma davranışlarına etkisi incelenmiştir. Kaplama işlemleri 950 °C'de 3 saat süre ile kontrollü atmosfer ortamında yapılmıştır. Karakterizasyon çalışmaları taramalı elektron mikroskobu (SEM), enerji dağılım spektroskopisi (EDS), X-ışınları (XRD) analizi, mikrosertlik ve yüksek sıcaklık aşınma testleri ile gerçekleştirilmiştir. Karakterizasyon çalışmaları sonucunda elde edilen borür, alüminde ve borür-alüminde kaplama tabakalarının kalınlık değerlerinin sırasıyla 140±1.50 µm, 37.58±2.85 µm, ve 14.73±1.71 µm, sertlik değerlerinin ise 12.23 ± 0.9 GPa, 26.34 ± 2.33 GPa, and 23.46 ± 1.29 GPa olduğu belirlenmiştir. Kaplama tabakalarının sertliği hem oda sıcaklığı hem de 500 °C'de aşınma hacim kayıplarında azalma sağlamıştır. En iyi aşınma direnci oda sıcaklığında yüksek sertliği dolayısıyla borlanmış numunede elde edilmiş iken 500 °C'deki en iyi aşınma direnci ise boroaluminide tabakasının içeriğindeki Al'nin oksidasyonu azaltma ve bor'un yağlayıcı etkisiyle boro-aluminyumlanmış numunede elde edilmiştir. Bu durum borür tabakalarının içeriğinde bir miktar Al bulunmasının borür katmanların yüksek sıcaklık aşınma dirençlerini iyileştireceğini göstermektedir. Kaplanmış numuneler oda sıcaklığında abrasive aşınmaya maruz kalmış iken 500 °C'deki aşınma mekanizmasının oksidatif destekli adhesive aşınma mekanizmasına dönüşmüştür.
Sıfır altı termal şok işleminin galvaniz kaplı dx54 çeliğinin derin çekilebilirlik ve mekanik özelliklerine etkisi
Düşük alaşımlı çelikler, otomotiv ve imalat endüstrilerinde geniş bir kullanım alanına sahip olup, üstün derin çekilebilirlik özelliğine sahip çeliklerdir. Bu çelikler birçok alandaki kullanımlarından dolayı -40 °C ile +40°C aralığına yakın ortam koşullarına maruz kalabilirler. Bu tez çalışmasında galvaniz işlemi uygulanmış DX54 kalite çeliğe uygulanan -40 °C ile +40°C sıfır altı termal şok işleminin bu çeliğin mikroyapı, mekanik özellikler ve derin çekilebilirlik özelliklerine etkisi çalışılmıştır. Soğuk termal şok işlemi -40°C ve +40°C arası her geçiş bir çevrim olarak kabul edilmiş ve galvaniz kaplı DX54 çelik numunelere işlemsiz, 250 çevrim , 500 çevrim , 750 çevrim ve 1000 çevrim olmak üzere uygulanmıştır. Yapılan sıfır altı termal şok işlemi sonrasında numuneler mikro yapı incelemesi, taramalı elektron mikroskobu (SEM), enerji dağılım spektroskopisi (EDS),mikrosertlik testi , elektron geri saçılım difraksiyonu (EBDS) , çekme testi ve çökertme erichsen testlerine tabi tutularak elde edilen sonuçlar birbirileriyle kıyaslanmıştır. Yapılan çalışmalar sonucunda çekme testinde 1000 çevrim numunelerinin işlemsiz numunelere kıyasla akma mukavemetinde 25±8.5 MPa , çekme mukavemetinde ise 19±8,1 MPa artış ve % Uzama değerinde %3,8±1,5 azalma olduğu belirlenmiştir. Mikrosertlik testi sonuçlarında ise işlemsiz numuneler ile ortalama 100,7 ±1,9 HV0.1 mikrosertlik değerlerine ulaşılırken 1000 çevrim numunelerinde ortalama 107,1±3,9 HV0.1 sertlik değerleri tespit edilmiştir. Mikroyapı tane boyutu ölçümlerinde ASTM E112 standardına kriterlerine göre yapılan ölçümlerde işlemsiz numunenin tane boyutu 8,55 olarak tespit edilmiş ve artan termal çevrim sayısı ile numunelerin ortalama tane boyutunda küçülme meydana gelerek 1000 çevrim numunesinde tane boyutu 9,34 olarak tespit edilmiştir. Mikroyapı incelemeleri galvaniz ve altlık malzemenin mikroyapısındaki değişikliklerin 750 çevrime kadar bariz bir şekilde değişikliğe neden olmadığı ancak 1000 çevrimde ise etkilerin belirgin hale geldiği tespit edilmiştir. Yapılan çökertme erichsen testi sonucunda işlemsiz numunelerde ortalama 10,24 ± 0,2 mm çökeltme derinliği ve 13,7 ±0,5 kN ortalama kuvvet olarak belirlenmiştir. Artan çevrim sayısı 1000 çevrime kadar çok az azalmış iken 1000 çevrim numunesinde ise 9,58 ± 0,1 mm çökeltme derinliği ve 14,98 ±0,2 kN ortalama kuvvet değerinde olduğu tespit edilmiştir. Yapılan çalışmalar neticesinde -40 ile +40 arasındaki termal şok işleminin mikroyapı, mekanik özellikler ve derin çekilebilirlik özelliği üzerindeki negatif etkisindeki eşik değerin 1000 çevrim olduğu belirlenmiştir.
Güneş pilinde kullanılabilecek TPBDTT iletken polimerinin sentezi ve elektrokimyasal özellikleri
Bu çalışmada, yenilenebilir enerji kaynakları arasında önemli bir yere sahip olan güneş pillerine yönelik TPBDTT iletken polimeri sentezlenmiş ve elektrokimyasal özellikleri incelenmiştir. İletken polimerlerin, konjuge çift bağ yapıları ve doplama süreçleri sayesinde yüksek iletkenlik, optik değiştirilebilirlik ve kararlılık gibi özellikler sunduğu bilinmektedir. TPBDTT polimeri, thieno[3,4-c]pirol-4,6-dion ve benzoditiyofen içeren monomerlerin Stille polikondenzasyon yöntemiyle sentezlenmesiyle elde edilmiştir. Sentezlenen polimer, Soxhlet yöntemiyle saflaştırılmış ve karakterize edilmiştir. Polimerin elektrokimyasal özellikleri, ACN/TBAPF6 çözeltisinde üç elektrotlu bir sistem kullanılarak dönüşümlü voltametri (CV) ile analiz edilmiştir. HOMO ve LUMO enerji seviyeleri ile redoks potansiyelleri belirlenmiş, sonuçlar ısıl ve kimyasal stabiliteye dair önemli bilgiler sunmuştur. Spektroelektrokimyasal analizlerde, UV-VIS-NIR spektrometresi ile polimerin nötral ve yükseltgenmiş durumlarındaki absorpsiyon özellikleri incelenmiştir. Ayrıca, farklı dalga boylarında optik bant aralıkları, polaron ve bipolaron oluşumu analiz edilmiştir. Elektrokromik kontrast çalışmaları sonucunda, polimerin yüzde geçirgenlik değerleri 537 nm, 760 nm ve 1830 nm dalga boylarında sırasıyla %12, %20 ve %20 olarak hesaplanmıştır. TPBDTT polimeri, düşük maliyetli üretimi, kararlı optoelektronik özellikleri ve iyi iletkenliği sayesinde organik güneş pilleri, elektrokromik cihazlar ve biyosensörler gibi birçok uygulama için umut vaat etmektedir. Çalışma, yenilenebilir enerji alanında organik güneş pillerinin geliştirilmesine yönelik katkı sağlamayı hedeflemektedir.
Mühendislik eğitiminin öğrenci bakış açısıyla değerlendirilmesi: İTÜ örneği
Dünya mühendislik eğitiminde meydana gelen gelişmelerin yanı sıra teknolojik ve endüstriyel ilerlemeler göz önünde bulundurulduğunda; mühendislik programlarının sürekli gelişim çerçevesinde yeni yaklaşımları geliştirmesi ve uygulaması ihtiyacı doğmuştur. Mühendislik eğitiminin öğrenciler için daha motive edici, ilgi çekici ve katkı sağlayıcı hale getirilebilmesi için, başlangıç noktası olarak eğitimin hem ders içerikleri hem de ders programları kapsamında öğrencilerin öğrenme deneyimlerinden faydalanılarak yeniden şekillendirilmesi gerekmektedir. Ülkemizdeki mühendislik eğitiminin farklı bir anlayışla ele alınması, öğretme tekniklerinin de değiştirilmesiyle birlikte tasarım ve problem çözme yaklaşımın ön plana çıkması ve bu olgunun eğitim sürecine yerleştirilmiş ve yayılmış olması hedeflenmelidir. Bu tez çalışmasında 2014-2015 eğitim-öğretim yılında tüm mühendislik programlarında öğrenim gören öğrencilerin öğrenme şekillerini etkileyen etmenlerin saptanması ve eğitim yöntemlerinin geliştirilebilmesi hususunda öğrencilerin ve öğretim üyelerinin yeni gelişen koşullar karşısındaki davranışları dikkate alınarak, tasarım ve problem çözme yaklaşımı ile öğretimin nasıl gerçekleştirilmesi gerektiği ilk kez değerlendirilmeye alınmıştır. Tez çalışmasının amacı kapsamında, izlenen yöntemsel yaklaşım da şu şekildedir: - Farklı disiplinlerde farklı performans gösteren öğrencilerin öğrenme yaklaşımlarının belirlenmesi, - Farklı mühendislik dallarında eğitim veren öğretim üyelerinin, öğrencilerden alınan geri bildirimlere yönelik bakış açısının değerlendirilmesi, - Problem çözme ve tasarım odaklı öğretme ve öğrenme yaklaşımının belirlenmesi ve başarısının ölçülmesi. Tez kapsamında değerlendirmeye alınan anket; farklı disiplinlerden, farklı performans gösteren (genel not ortalaması dağılımlarına göre) öğrencilerden seçilerek oluşturulmuş 3 ayrı gruba (4,0 ≤ GNO < 3,0; 3,0 ≤ GNO < 2,0; GNO ≤ 2,0 (Gözetim listesi) uygulanmış olup, toplam 1209 kişi tarafından cevaplanmıştır. Anket çalışması sonucunda elde edilen bulguların istatistiksel analizleri kapsamında SPSS (Statistical Package for Social Sciences) for Windows 23.0 istatistik paket programı kullanılmıştır. Verilerin istatistiksel anlamda değerlendirilmesi aşamasında; anket sorularının hazırlanması sırasında etkili olan ana başlıklardan yararlanılarak, sorular gruplar halinde incelenmiştir. Çalışma verilerinin değerlendirilmesinde hem tanımlayıcı istatistiksel metotlardan (frekans, yüzde, ortalama, standart sapma) hem de bağımsız örnekler (independent samples) t testinden, Tek Yönlü (One Way) ANOVA testinden ve farklılığa sebebiyet veren grubun tespitinde de Tukey testinden yararlanılmıştır. Bazı sorular için, değişkenlerin birbiriyle ilişkili olup olmadığının değerlendirilmesi amacıyla çapraz tablolar oluşturulmuş ve ki-kare testi yardımıyla yorumlanmıştır. İki niceliksel verinin karşılaştırılmasında, normal dağılım gösteren durumlarda, Pearson Korelasyon Analizi kullanılmıştır. Genel güvenilirlik için Cronbach's Alpha katsayısı hesaplanmıştır. Elde edilen bulgular; % 95 güven aralığında ve % 5 anlamlılık düzeyinde değerlendirilmiştir. Analitik ve istatistik olarak elde edilen verilerin daha net şekilde ifade edilebilmesi ve aynı zamanda verilere dair anlaşılır yorumların yapılabilmesi açısından öğretim üyesi ve öğrenci görüşleri de dikkate alınarak değerlendirmeler yapılan yorumlar aşağıda maddeler halinde sıralanmaktadır: - Anketin genelinde kadın katılımcılar tüm soruları detaycı ve titiz yaklaşımlarıyla da bağlantılı olarak daha dikkatli şekilde cevaplamış olup; bu durum algılarının erkeklere oranla daha yüksek olduğu sonucuyla örtüşmektedir (Soru 51). - Anketi dolduran 2., 3. ve 4. sınıfta okuyan öğrencilerin oranları neredeyse aynıdır ve toplam olarak katılımcıların % 79,8'ini oluşturmaktadır (Soru 53). - Anketin temel ayrım noktası, anket gruplarının not ortalamasına göre belirlenmiş olmasıdır (3.0 - 4.0; 3.0 - 2.0; Gözetim Listesi). Anketin genelinde Gözetim Listesinin algısı, diğer iki grupla bariz farklılıklar barındırmaktadır. Bazı sorular bağlamında gözetim listesinin aksine, 3.0 – 4.0 arası ortalamaya sahip grup da farklı algılara sahip olduğunu göstermiştir. - Anket katılımcısı öğrencilerin büyük çoğunluğu Anadolu Lisesi mezunudur (% 58,9). Bu durumu Özel / Devlet Fen Lisesi mezunları (% 15,6) takip etmektedir (Soru 58). - Lise eğitimlerini aldıkları ya da diğer bir deyişle İstanbul Teknik Üniversitesine geldikleri şehir ve bölgeye göre ayrım yapıldığında; anketi yanıtlayan öğrencilerin çok büyük bir kısmı İstanbul başta olmak üzere Marmara Bölgesi ve Ege Bölgesinden, diğer geri kalanı ise çoğunlukla Akdeniz, İç Anadolu ve Karadeniz Bölgelerinden gelmektedir (Soru 56). - Ankete katılan öğrencilerin büyük çoğunluğunun ikamet yerinin İstanbul olması, ailesiyle kalmayı tercih edenlerin oranının yüksek olmasıyla sonuçlanmaktadır (Soru 56 ve Soru 59). - Anne-baba eğitim seviyesi açısından değerlendirilme yapıldığında, öğrencilerin babalarının eğitim seviyesi annelerine oranla daha üst düzeydedir. Babaların büyük çoğunluğu üniversite mezunuyken, anneler ise lise mezunudur. Tam tersi şekilde eğitim almamış ya da sadece okur-yazar olma seviyeleri bakımından annelerin yüzdesi babalarınkine oranla oldukça yüksektir (Soru 60). - Aile ortalama aylık gelirlerine göre sınıflandırıldığında, üniversitemiz genel profili orta sınıf ekonomik gelir düzeyine sahip ailelerden gelen öğrencilerden oluşmaktadır. Bu durumla da bağlantılı olarak, öğrenciler hem eğitimsel hem de yaşamsal alanlara yönelik finansal ve ekonomik desteği çoğunlukla ailelerinden ya da buna ek olarak kredi ve burs yoluyla almaktadır. Ayrıca eğitim desteğini kendi kendine çalışarak sağlayanların oranı da oldukça yüksektir (Soru 62 ve Soru 63). - Öğrencilerin bildikleri yabancı diller sorulduğunda; beklenildiği üzere büyük çoğunluk İngilizce, bunu takip eden şekilde Almanca ve Fransızca bilmektedir. Yabancı dil öğrenilen yerler olarak da ortaokul-lise eğitimi aldıkları okullar ve İTÜ Hazırlık Sınıfı yaklaşık olarak aynı oranları paylaşarak en yüksek yüzdelere sahiptir (Soru 34 - 38, Soru 67, Soru 68, Soru 69). Öğrencilerin mühendislik mesleğini seçmeleri konusunda etkili olan faktörlerin arasında sahip olduklarını ve mesleği daha iyi yapabilmelerini sağlayacağını düşündükleri analitik düşünme yetenekleri, kendilerini iyi yetiştirme ve iyi eğitim alma olanakları, mühendislik mesleğine olan ilgileri, meslekten ziyade okumak istedikleri üniversiteyi seçmiş olmaları ve son olarak temel ve doğa bilimlerine olan ilgileri en yüksek puanladıkları seçenekler olarak karşımıza çıkmaktadır (Soru 4 - 7). - Katılımcı öğrencilerin lisans eğitimleri sonrası iş bulma süreçlerinde en etkili ve kritik olan faktörün "özgür çalışma ortamı" olduğu sonucuna varılmıştır. Diğer etkili olan faktörler de aldıkları puanlara göre sırasıyla; maaş, iş güvenliği, terfi fırsatları, firma imajı ve kurumsallığı, ayrıcalıklar/avantajlardır (Soru 7). - Katılımcı öğrencilerin büyük çoğunluğu bölümlerinden mezun olduklarında iş bulma kaygısı taşımamaktadır (Soru 6). - Öğrencilerin büyük çoğunluğu mühendislik dallarında okuması hususunda yakınları teşvik edebileceğinin yanında bölümünde okumaktan memnun olduğu, eğitim gördükleri mühendislik dalını sevdiklerini, bölümlerini isteyerek seçtiklerini ve tekrar seçme şansı olması durumunda yine aynı bölümü seçeceği gibi sonuçlara varılmıştır (Soru 1, Soru 2, Soru 9). - Anket sonuçlarına göre mühendislik alanındaki iş başvurularında not ortalamasının bir seçilme kriteri olmadığı ve bu konuda öğrencilerin algısı da görülmüştür. Ayrıca 4 senelik lisans eğitimlerinin mesleki manada yeterliliği sağlamadığı gibi çarpıcı bir sonuca da varılmıştır. Bu durumla bağlantılı olarak da artık sadece aldıkları lisans unvanıyla yetinmeyip, öğrencilerin büyük çoğunluğu yüksek lisans eğitimine devam etmektedir (Soru 9). - Mezun olan öğrencilerimizin büyük çoğunluğu, uluslararası nitelikte, özel sektörde ve büyük ölçekli firmalarda çalışmak istemektedir. Ayrıca kendi şirketini kurmak isteyenlerin oranı da azımsanmayacak yüzdeye sahiptir. Bunları takiben araştırmaya yatkın olanların akademik kariyer yapmak istemeleri ve teorik bilginin direkt uygulamadaki akışının gözler önüne serildiği üretim kısmında çalışmak isteyenler de yakın oranlara sahip olup, diğer kariyer seçenekleri arasında yer almaktadır (Soru 8, Soru 17, Soru 18). - Anket katılımcısı öğrencilerin, anket genelinde en düşük puan verdikleri sorular "Akademik Danışmanlık" ile alakalı olanladır. Öğrencilerin çoğunluğunun akademik danışmanı ile sıklıkla görüşemediği hatta bir kısmının hiç görmemiş / tanışmamış olduğu, görüşmelerin planlı olmadığı, mesleki anlamda ilerleme ve gelecek planları hakkında aklına takılan sorulara yardımcı olunmadığı gibi sonuçlara varılmıştır. (Soru 14 - 16). - Öğrencilerin tercih ettikleri öğretme tekniklerinin kapsamında pratik uygulamalar, laboratuvar uygulamaları, stajlar, seminerler ve proje uygulamaları yer almaktadır (Soru 17, Soru 18). Anket sonuçlarından yola çıkarak, "İTÜ Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü" odak grup olarak seçilmiş ve öneri geliştirilebilmesi hususunda bu bölüme özel olarak 3 ayrı (Takım çalışması, Laboratuvar dersi ve Tasarım Bitirme Projesi) rubrik oluşturulmuştur. Rubrikler sayesinde hem öğrencilerin belirtilen konulardaki performansları ölçülerek iyileştirmeler yapılmış, hem de günümüzün olmazsa olmaz kriterlerinden olan sürekli gelişme çerçevesinde ölçme-değerlendirme yöntemi geliştirilerek öğrencilerimizin bundan sonraki mesleki yaşantılarında daha donanımlı hale gelmeleri hedeflenmiştir.
Sıcak daldırma yöntemiyle aluminyum kaplanmış inconel 718 süperalaşımının oksidasyon direncinin incelenmesi
Havacılık endüstrisinde oldukça popüler malzemeler olan nikel esaslı süperalaşımlar, yüksek sıcaklıklarda gösterdikleri iyi oksidasyon ve korozyon dirençleri nedeniyle özellikle uçakların türbin motor parçalarında en çok tercih edilen malzemelerdendir. Nikel esaslı süperalaşımlar arasında en çok kullanılan alaşımlardan biri olan çökelme sertleşmesi ile dayanımı artırılmış Inconel 718 süperalaşımı, pahalı bir malzeme olmasına rağmen sahip olduğu yüksek mekanik özellikleri (akma, çekme ile kopma dayanımları) nedeniyle sıkça tercih edilmektedir. Inconel 718 süperalaşımı, diğer süperalaşımlardan farklı olarak yapısında γ″-Ni3Nb fazını bulundurur ve yapıya asıl dayanımı kazandıran mekanizama bu γ″ parçacıklarıdır. Fakat Inconel 718 süperalaşımı, yüksek sıcaklıklarda çok iyi mekanik özelliklere sahip olmasına rağmen ~649 °C sıcaklıktan sonra mekanik özelliklerinde düşüşler meydana gelmektedir ve daha yüksek sıcaklıklarda kullanılabilmesi için kaplama işlemlerine gereksinim duyulmaktadır. Yapılan bu çalışmada Inconel 718 süperalaşımı; sıcak daldırma yöntemi ile aluminyum kaplanarak kaplama sıcaklığının ve süresinin kaplama morfolojisine etkisi incelenmiştir. Aluminyum kaplama işleminin optimizasyonu için 3 farklı sıcaklıkta (680 °C, 755 °C ve 830 °C) ve 4 farklı zamanda (30 s, 1 dk, 5dk ve 10 dk) kaplama işlemi yapılmıştır. Daha sonra kaplanmış ve kaplanmamış numunelere yüksek sıcaklıkta oksidasyon işlemi uygulanarak oksidasyon dirençleri gözlemlenmiştir. Yüksek sıcaklıkta oksidasyon için farklı sıcaklıklarda 5'er dakika ile kaplanmış numuneler seçilerek 1, 6, 48, 192 ve 336 saat boyunca 1000 °C'de bekletilerek işlem gerçekleştirilmiştir. Oksidasyon işleminden sonra numuneler oda sıcaklığında soğumaya bırakılıp ilk ve son ağırlık değişimleri belirlenmiştir. Kaplama parametresine bağlı olarak oksidasyon zamanının kaplama yapısındaki değişimini gözlemlemek için numuneler kesitten mikroskop altında incelenerek EDS analizleri yapılmıştır. Kaplamanın farklı kısımlarından ölçümler yapılarak sertlik değişimleri incelenmiştir. Ayrıca farklı bir oksidasyon işlemi olan mikro ark oksidasyon işlemi 5'er dakika ile farklı sıcaklıklarda aluminyum kaplanmış numunelere uygulanarak oksidasyona uğratılmıştır. Tüm yüzeyi mikro ark ile oksit kaplanmış numuneler 1000 °C'de 336 saat boyunca yüksek sıcaklıkta oksidasyona maruz bırakılmıştır. Bu sayade sıcak daldırma yöntemiyle aluminyum kaplanmış malzemelerin mikro ark oksidasyon işleminden sonra yüksek sıcaklıkta oksidasyona karşı direnci incelenmiştir.
Endodontide kullanılan nikel–titanyum esaslı kullanılmış döner diş eğelerinden metalik değerlerin geri kazanımı
Nikel – titanium esaslı alaşımlar, endodontide diş kanal tedavisinde kanal eğesi olarak yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Diş kanal tedavisinde Ni – Ti alaşımlarının tercih edilmesinin başlıca sebepleri; yüksek mukavemet göstermeleri, biyo uyumlu olmaları, yüksek korozyon dayanımına sahip olmaları, süper elastiklik gösterebilmeleri ve şekil hafızalı özellik kazandırılarak tekrarlı kullanılabilen bir ürün haline getirilebilmeleridir. Ülkemizde ve dünyada, endodontide Ni – Ti alaşımı döner diş eğeleri ile tedavi sistemleşmiş bir hal almıştır. Tek bir dişin tedavisi bile farklı tip ve boylarda Ni – Ti alaşımı eğeler yardımı ile gerçekleştirilmektedir. Diş kanal tedavisinde Ni – Ti alaşımının her bir eğe için bir veya iki kullanımlık olması önerilmektedir. Ancak sterilizasyon yapılsa bile eğelerde meydana gelen aşınma, eğenin aşındırma kabiliyetini kaybetmesine sebep olmakta ve tekrarlı kullanımı sınırlandırmaktadır. Ni – Ti alaşımı döner diş eğeleri sınırlı kullanımlarından sonra tıbbi atıklarla birlikte toplanmakta ve bilinen bir metalurjik kazanım sürecine tabi tutulmamaktadır. Ülkemizde yılda iki milyona yakın kanal tedavisi yapılmakta olup, bu kanal tedavilerinin % 80'inde Ni – Ti alaşımı döner diş eğelerinin kullanıldığı Türkiye Cumhuriyeti Sağlık Bakanlığı'nca rapor edilmiştir. Bu eğeler, ağırlıkça % 55 – 60 nikel ile % 40 – 45 titanyum içermektedir. Tutucu kısımları, çok defa pirinç alaşımdan imal edilmekte olup ağız florasında korozyona maruz kalmaması için altın ile kaplanmıştır. Ni – Ti alaşımı uç kısımlar nikel ve titanyum kaynağı olarak değerlendirilebilecek niteliktedir. Altın ve nikel kaplamalı pirinç alaşımı tutucu kısmın geri kazanımı da dahil edildiğinde, bu işlemin geri kazanım maliyetini düşürmesi beklenebilir. Bu tez kapsamında döner diş eğesi olan, nikel ve titanyum esaslı uç kısmının, derişik asitte çözme, sülfürik asitte pişirme ve karıştırmasız otoklav ortamında derişik sülfürik asitte çözme gibi yüksek korozif ortamlarda, farklı liç teknikleri ile hidrometalurjik olarak geri kazanımı sağlanmaya çalışılmıştır. Liç işlemlerinde asit konsantrasyonu, sıcaklık ve süre parametreleri incelenmiştir. Bu yöntemler içerisinden tam çözünme veriminin sağlandığı, otoklav ortamında derişik sülfürik asitte liç işlemi için optimizasyon yapılmıştır. Geri kazanım sonunda kostik soda (NaOH) ile pH ayarlaması yapılarak Ti(OH)4 ve Ni(OH)2 elde edilmiş, dehidratasyon ile birlikte NiO ve TiO2 (anatas) fazlarına ulaşılmıştır. Altın ve nikel kaplamalı pirinç alaşımından imal edilen tutucu kısım ise nitrik asit ortamında ısıtılarak liç edilmiş, altından gayrı metallerin tamamına yakını çözelti ortamına alınarak altın kaplama, alaşımdan ayrılmıştır. Altından gayrı metaller, kostik soda ile pH ayarlaması yapılarak çöktürülmüş ve çöken metal hidroksitlerin katı / sıvı ayrımı yapıldıktan sonra dehidratasyon ile su molekülleri yapıdanxxii uzaklaştırılarak, CuO, ZnO elde edilmiştir. Altın ve nikel kaplamalı pirinç alaşımı tutucu kısmın Ni – Ti alaşımı uç ile beraber geri kazanımı, bu konuda tasarlanacak geri kazanım sürecini daha da cazip hale getirilmiştir.
Azotlu vanadyum ilavesinin S550MC kalite çeliklerde nihai özelliklere etkisinin incelenmesi
Termomekanik haddelenmiş ve soğuk şekillendirmeye uygun HSLA grubuna ait çelikler otomotiv sanayisi de dahil olmak üzere günümüzde yaygın kullanım alanına sahiptir. Bu çeliklerin üretiminde konvansiyonel yöntemde Nb, Ti ve V elementleri mikro alaşımlama ile ilave edilmekte olup bu çalışmada alternatif olarak azotlu vanadyumun alaşım ilavesi olarak kullanılmasının etkileri araştırılmıştır. Tasarlanan kimyasal kompozisyon ile ilk etapta faz dönüşüm sıcaklıkları ve geçiş bölgeleri JMatPro yazılımı desteği ile belirlenmiş olup aynı zamanda sürekli soğuma şartlarında farklı soğuma hızlarının nihai mikro yapıya etkisi de araştırılmıştır. Ayrıca ThermoCalc yazılımı desteği ile tasarlanan kimyasal kompozisyona göre sıcaklığa bağlı olarak oluşacak kararlı çökelti fazlar da belirlenmiştir. HSLA çeliklerinde azotlu vanadyum ilavesi tane sınırlarında vanadyum nitrür (VN) çökeltisi oluşturduğundan dolayı kritik bir öneme sahiptir. Bu çökeltiler ile hem dayanımın arttığı hem de şekillendirilebilirlik kabiliyetinin arttığı tek mukavemet arttırma işlemi olan tane inceltme işlemi gerçekleştirilir. Vanadyum ilavesinin etkinliği yapı içerisindeki mevcut azotun bir fonksiyonudur. Bu nedenle artan azot içeriği ile birlikte oluşan VN çökeltileri daha küçük ve yapıda yayılmış bir şekilde oluştuğundan dolayı soğuk şekil verme işlemlerinde yüksek deformasyona izin verir. Deneysel çalışmalar yazılım destekleri ve mikro yapısal, mekanik incelemeler olarak iki ana grupta gerçekleştirilmiştir. Yazılım destekleri ThermoCalc veJMatPro, mikro yapısal, mekanik incelemeler ise mikro yapı incelemesi, çekme testi, kesit boyunca mikro sertlik, Taramalı Elektron Mikroskobu incelemesi ve şekillendirilebilirlik çalışmalarını kapsamaktadır. Yazılım destekleri ve daha önceki tecrübeler doğrultusunda sıcak haddeleme proses sıcaklıkları uygun şekilde belirlenmiş ve üretimler gerçekleştirilmiştir. Bu üretimlerde de konvansiyonel yöntemle üretilen çeliklerde görüldüğü gibi ferritik-beynitik mikro yapı elde edilmiş olup, sonuçlar mekanik özellikler bakımından S550MC kalite spesifikasyonlarına uygun gerçekleşmiştir. Ek olarak oluşan VN çökeltileri sıcak haddehanedeki şerit hadde bölgesinde daha düşük yüklerde haddeleme imkanı sunmaktadır. Şerit haddeleme bölgesinde mevcut olan haddeleme sıcaklığında VN çökeltileri termodinamik olarak aktif olmadığından ve yapıda çökelti oluşturabilecek başka bir mikro alaşım ilavesi olmadığından dolayı daha düşük hadde yüklerinden haddelemeyi mümkün kılmaktadır. Son olarak şekillendirilebilirlik davranışları da konvansiyonel yöntem ile üretilen ve azotlu vanadyum ilavesi ile üretilen çeliklerde kıyaslanmış olup şekillendirme sınır diyagramlarında güvenli bölge alanları birbirine çok yakın olarak elde edilmiştir.
Vites dişli çeliğinin KRTD-bor yöntemi ile borlanması
Dişliler güç aktarım ve iletim sistemlerinde makine elemanı olarak büyük bir yere sahiptir. Otomobillerde dişliler, sahip oldukları mukavemet ve tokluk gibi mekanik özelliklerden dolayı çeliklerden imal edilmektedir. Ancak aşınmanın büyük risk arz ettiği aktarım sistemlerinde dişlilerin yüzey dayanımının yüksek olması gerekmektedir. Günümüzde orta-segment araçlarda vites dişlileri yaygın olarak AISI 8620 çeliğinden üretilmekte ve yüzey özellikleri karbürleme ile iyileştirilmektedir. Metalik malzemelerin yüzeylerini geliştirmek için, yüzeye element difüzyonu ve/veya kaplamanın gerçekleştirildiği bir çok uygulama mevcuttur. Gelişen teknoloji ile birlikte borlama, özellikle çeliklerin yüzeyinde sert bir tabaka oluşturarak yüzey özelliklerini geliştirmek için uygulanmaktadır. Borlama ile birlikte malzemelerin yüzeyine bor elementinin difüze olması ile birlikte yüzeyde borca zengin aşınma ve korozyon dayanımı yüksek bir tabaka oluşturulmaktadır. Klasik yöntemle borlamada çelikler üzerinde genellikle FeB ve Fe2B fazlarını içeren tabaka elde edilmektedir. Ancak bu iki fazın aralarında ki özellikle termal genleşme katsayısı ve sertlik değerlerinin farklı olması aşınma ve yüzey yorulmasına maruz kalan malzemelerin kullanıldığı uygulamalarda kullanımlarını mümkün kılmamaktadır. Klasik borlamanın AISI 8620 vites dişli çeliğine uygulandığı literatür çalışması olmasına rağmen bu nedenlerden dolayı endüstriyel uygulamalarda kullanılmakaktadır. Klasik borlama yöntemine alternatif olarak geliştirilmiş elektrokimyasal esaslı KRTD-Bor (Katodik Redüksiyon Termal Difüzyon Yöntemi ile Borlama) tekniği, çevresel, düşük maliyetli bir yöntem olup, demir ve demirdışı malzemeler yüzeyinde kısa sürelerde homojen ve oldukça kalın borür tabakası oluşumunu mümkün kılmaktadır. Bu tez kapsamında, karbürleme ve klasik borlama yöntemlerine alternatif olarak, AISI 8620 vites dişli çeliği üzerinde KRTD-Bor yöntemi ile, endüstriyel olarak talep edilen tek fazlı hemiborür (Fe2B) tabakası homojen bir şekilde büyütülmesi hedeflenmiştir. Tez kapsamında KRTD-Bor yönteminin, AISI 8620 vites dişli çeliği malzemesine uygulanması esnasında, akım yoğunluğunun (50-400 mA/cm2), elektrolit sıcaklığının (950-1100 oC), borlama süresinin (15-120 dk), taban malzeme üzerinde büyütülen borür tabakasının kimyasına, morfolojisine ve kalınlığına olan etkileri incelenmiştir. Daha sonra yüzeyde tek fazlı Fe2B elde etmek amacı ile faz homojenleştirme işlemi uygulanmıştır. Deneyler, çevresel elektrolit bileşimi olan %90 Na2B4O7+ %10 Na2CO3 kullanılarak, orta frekans indüksiyon fırınında, grafit potanın anot ve çelik malzemenin katot olarak polarize edildiği koşulda gerçekleştirilmiştir. Morfoloji analizleri ve kalınlık ölçümleri optik mikroskop ve taramalı elektron mikroskopu (SEM) ile gerçekleştirilmiş, büyütülen borür fazları ince film x-ışınları yöntemi (XRD) ile belirlenmiştir. Gerçekleştirilen akım yoğunuluğu deneylerinde, 50 mA/cm2'nin çelik malzemeyi katodik olarak koruyamadığı belirlenmiş ve yüzeyde demir borür tabakasının yanında Fe2O3 ve Fe3O4 tabakalarının oluştuğu tespit edilmiştir. 100 mA/cm2 ve üstü akım yoğunluklarında, çelik taban malzeme üzerinde Fe2B ve FeB fazları büyütülmüş, artan akım yoğunluğu ile beraber her iki tabaka kalınlıklarının artmıştır. Uygulanan tüm borlama sürelerinde çelik taban malzeme üzerinde çift fazlı (FeB+Fe2B) borür tabakaları homojen olarak büyütülmüştür. 60 ve 120 dakikada gerçekleştirilen borlama deneylerinde borür tabakasının yanında yüzeyde elementel bor oluştuğu tespit edilmiştir.15 dakika sonucunda taban malzeme üzerinde toplam borür tabakası kalınlığı ortalama 50 μm, FeB tabaka kalınlığı ise 30 μm ölçülmüşken, süre 120 dakikaya çıkarıldığında toplam borür tabakası kalınlığı 160 μm , FeB kalınlığı ise 115 μm'ye çıkmıştır. Elektroliz sıcaklığının büyütülen borür tabakasına olan etkileri incelendiği deneyler serisinde, 950 oC'de 47 μm ölçülen toplam borür tabakası kalınlığı, 1100 oC'de 75 μm olarak ölçülerek artan sıcaklığın toplam borür tabakası kalınlığını arttırdığı belirlenmiştir. Ancak 1000 oC üzerine çıkıldığında, artan sıcaklığa bağlı olarak, çelik matrisin içerisindeki bor atomlarının difüzyon hızının 1000 oC'den sonra çelik malzeme yüzeyindeki redüksiyondan daha hızlı olduğu tespit edilmiş ve 1000 oC' nin üzerinde FeB tabakasının kalınlığının azaldığı belirlenmiştir. AISI 8620 vites dişli çeliği üzerinde, tek fazlı homojen Fe2B tabakası büyütmek için, 950 oC'de 200 mA/cm2 akım yoğunluğunda 15 dakika süre ile numune borlanmış, anot-katot polarizasyonu kesilerek, FeB fazının Fe2B fazına dönüşmesi için faz homojenleştirme (FH) işlemi uygulanmıştır. Artan FH süresi ile birlikte FeB fazının kalınlığı azaldığı belirlenmiştir. 950 oC 15 dk borlama ve akabinde gerçekleştirilen 80 dk FH işlemi sonucu AISI 8620 çelik taban malzeme üzerinde ortalama 115 μm kalınlığında tek fazlı Fe2B bileşiminde homojen borür tabakası büyütülmüştür. Rockwell-C adhezyon testi ile büyütülen borür tabakasının çelik malzeme mükkemel (HF1) kalitede yapıştığı tespit edilmiştir. Toplam 95 dk süren KRTD-Bor prosesinin, süresini kısaltmak amacı ile elektroliz sıcaklığı artırılmıştır. 1000 oC'de gerçekleştirilen KRTD-Bor deneylerinde, 15 dk borlama süresine ilave 45 dk FH sonucunda, AISI 8620 vites dişli çeliği üzerine HF1 en iyi kalite yapışma özelliği gösteren ortalama 100 μm kalınlığında tek fazlı Fe2B borür tabakası homojen olarak büyütülmüştür. Büyütülen borür tabakası çelik taban malzemenin sertliğini (≈300 HV) 5 kat artımış, ortalama 1600 HV sertliğinde borür tabakası elde edilmiştir. Elde edilen sert borür tabakasının aşınma özelliklerinin incelenmesi amacı ile kuru ve yağlı ortamda aşınma testleri gerçekleştirilmiştir. Her iki koşuldada borür tabakasının çelik malzemenin aşınma özelliğini iyileştirdiği tespit edilmiştir. Sonuç olarak, KRTD-Bor yöntemi ile toplam 1 saat proses süresinde AISI 8620 vites dişli çeliği malzemesinin yüzeyinde tek fazlı Fe2B borür tabakası büyütülmüş ve çelik malzemenin sertliği yaklaşık olarak 5 kat artırılması ile birlikte borür tabakasının çeliğin aşınma direncinin artmasında pozitif bir etki yaratığı belirlenmiştir.
Polimer emdirme yöntemi ile alüminyum 6063 alaşımı esaslı açık hücreli köpük üretimi ve karakterizasyonu
Günümüzde otomotiv, uzay – uçak, savunma gibi sektörler incelendiğinde, en çok istenen malzeme özellikleri hafif, yüksek mukavemet, yüksek darbe direnci, yüksek yük taşıma kapasitesi gibi özellikler olduğu görülmektedir. Bu bağlamda, yaygın olarak kullanılan malzemeler incelendiğinde bu özellikleri karşılayan malzeme gurubunun metalik köpükler olduğu görülmektedir. Metalik köpükler %75 ile %90 arasında gözeneklerden oluşan, rijit metal veya alaşımlardır. Gözenekler birbirine bağlantılı bir şekilde bulunuyorsa açık hücreli, gözenekler duvarlar ile birbirlerinden ayrılıyorsa kapalı hücreli köpük olarak adlandırılmaktadır. Mukavemet/ yoğunluk oranının yüksek olmasından dolayı açık hücreli köpükler tercih edilmektedir. Açık hücreli köpükler polimer köpük ile hassas döküm, metal enjeksiyon kalıplama, boşluk tutucular etrafına döküm, toz boşluk tutucu ve polimer emdirme yöntemleri ile üretilmektedir. Prosesin kolay olması, hammaddelerin ucuz olması ve gözenek boyutunun ayarlanabilir olmasından dolayı polimer emdirme yöntemi üzerine çalışmalar yapılmaktadır. Alüminyum ve alaşımları köpürtülebilir metal gurupları arasından düşük yoğunluk, yüksek mukavemet, enerji absorplama kabiliyeti gibi özellikleri ile ön plana çıkmaktadır. Yüksek mukavemet ve hafifliğin ön planda olduğu sektörlerde saf alüminyum yeterli olmadığından çeşitli alüminyum alaşımlarından köpük üretilmesi gerekli hale gelmektedir. Alüminyum alaşımları incelendiğinde 6xxx serisi alaşımların sektörler tarafından talep edilen özellikleri karşıladığı görülmektedir. Isıl işlemler uygulanarak bu alaşımların mukavemet ve sertlikleri arttırılabilmektedir. Köpük üretim işleminde en kritik aşama sinterleme prosesi olmaktadır. Bu proseste model malzeme (polimer sünger) yapıdan uzaklaşması ve alüminyumun sinterlenerek köpüğün mukavemetlenmesi sağlanmaktadır. Geleneksel sinterleme yöntemleri incelendiğinde sinterleme sürelerinin uzun saatler sürdüğü görülmektedir. Sinterleme süresini azaltmak amacıyla indüksiyon sinterleme yöntemi alternatif olarak ortaya çıkmaktadır. Bu çalışmada, polimer emdirme yöntemi ile 6063 alüminyum alaşımından açık hücreli köpük üretimi gerçekleştirilmiştir. İlk olarak belirli boyutlarda kesilen poliüretan süngerler hazırlanan çamur karışımına daldırılmış ve polimerin çamurla kaplanması sağlanmıştır. Üretilen bu süngerler ilk olarak 24 saat oda sıcaklığında kurutulmuş daha sonra 120oC, 6 saat vakumlu fırında bekletilmiştir. Üretilen köpüklere mukavemet kazandırılması için sinterleme işlemleri gerçekleştirilmiş olup önce yapıdan model malzeme giderilmiş daha sonrasında ise sinterleme işlemi gerçekleştirilmiştir. Bu proses indüksiyon sinterleme yöntemi ile gerçekleştirilmiş olup kısa sürede mukavemeti ve sertliği yüksek köpükler elde edilmesi amaçlanmıştır. Deneylerde kullanılan alüminyum tozun SEM ve EDS analizi, partikül boyut dağılımı, XRD analizi, DSC analizi yapılmıştır. XRD analizinde tozun 6063 alüminyum alaşımı olduğu görülmüş olup, SEM görüntülerinden tanelerin yuvarlak şekilli olduğu gözlemlenmiştir. Üretilen köpüklerin XRD, SEM ve EDS analizleri yapılmış, oluşan fazlar ve oksit miktarları incelenmiştir. XRD analizinde ısıl işlemler sonucu oluşan fazlar gözlenmiştir. Sertlik ve basma testleri malzemelerin mekanik özelliklerinin belirlenmesi amacıyla gerçekleştirilmiştir.
Development of extruded high impact polystyrene foams
The use of polymers has been increaseed significantly since the second world war. Currently, hundreds of millions of polymeric products are being manufactured. This is due to the advantages that polymers could provide compared to other metallic or ceramic counterparts. Firstly, polymers possess low density and their manufacturing is cheaper and easier. In addition, polymers are corrosion resistant materials. Polystyrene (PS) is an amorphous polymer that has glass transition temperature of around 105 oC. It is cheap and one of the mostly used polymers in commodity applications. There are many areas for the use of PS such as plastic cutlery, pots, toys, automotive industry, whitegoods industry, electronics etc. General purpose PS (GPPS) and High impact PS (HIPS) are the types of PS that are widerly being used in various areas. GPPS is a transparent and brittle material and it is known as crystal in plastic industry. HIPS is also a blend of PS which contains around 5-15 wt % polybutadiene (PB) rubber. These two polymers form an immiscible blend of PS and PB. Foamed polymers can be defined as polymers include bubbles and pores. Foamed polymers are very light weight and cost-effective materials. In addition, they have comparable mechanical properties and very high strength to weight ratios as it is compared to conventional neat polymers. Because of such advantages, the polymeric foams are used in many applications such as automobile parts, packaging industry, sandwich caps, insulators in construction industry, sport industry etc. The use of blowing agents are required in order to obtain foamed structure in foaming process. Blowing agents are classified into two groups as physical blowing agents (PBAs) and chemical blowing agents (CBAs). PBAs are directly injected into the polymer matrix melt during processing and they are in the form of gas, liquid or supercritical phase. On the other hand, CBAs decompose and generate gases during processing and they are in the form of solid granules or powder. Polymeric foams can be classified as open or closed cell foams based on the morphology; microcellular, fine celled and conventional foams as the cell density; high density, medium density and low density based on void fraction or expansion ratio. Many of traditional polymer processing methods can be performed in order to produce polymeric foams. Batch process and continuous process are the two techniques for foam production. Continious process also classified into two groups as foam extrusion and foam injection molding (semi-continuous). In foam extrusion process, polymer/gas mixture starts to be generated by the directly injection of PBA or decomposition of CBA under higher pressure during processing. The gas dissolve in to polymer matrix when the pressure is under the solubility limit of polymer. When the polymer/gas mixture flew through the extruder die, the sudden pressure drop at the die nozzle creates thermodynamic instability and causes cell nucleation and growth during the foaming step. This thesis studies the extrusion foaming behavior of HIPS through a twin-screw extruder using two various types of CBAs. The filamentary die having 4 mm length and 2 mm diameter was used in order to obtain foamed filament samples for each experiment. The CBAs differences is about their decomposition temperatures. These CBAs were named as CBA-1 and CBA-2 and they were thermally analyzed in order to observe the thermal properties and decomposition temperatures by using differantial scanning calorimetry (DSC) and thermal gravimetric analysis (TGA). Three and five different extruder barrel temperature profiles were determined in order to observe the effect of processing temperature for CBA-1 and CBA-2, respectively. After the determination of optimum processing temperature profile for both CBAs, the five different die temperature profiles (from the highest to the lowest temperature) were tailored during the foaming of HIPS for two different CBAs. The effect of the die temperature on the foaming behavior of HIPS was observed, and the optimum die temperature profile was determined. The next step is to verify the CBA content effect on the foamed HIPS for both CBAs. Three different contents (i.e., low, moderate and high content) of chemical blowing agents were used for each CBAs and content of CBA on foamig was investigated. After the determination of optimum CBA content for both CBAs, effect of screw RPM (revolution per minute) on the foaming behavior of HIPS was, subsequently, illustrated for both CBAs. Four different screw RPM (low, moderate, high, very high RPM) were tailored during the foaming of HIPS for two different CBAs and the most proper RPM conditions were selected for CBA-1 and CBA-2. The HIPS extrusion foaming behavior was further investigated via blending it with GPPS at the various blending cotents (neat HIPS, HIPS with low content GPPS, HIPS with high content GPPS). The effect of GPPS and its blending content was investigated for both CBAs. After that, foaming behavior was also examined via compounding HIPS with three different inorganic fillers (i.e., microlamellar talc, talc, and calcium carbonate) at three different contents (i.e., low, moderate and high content). The effect of the inorganic fillers as a nucleating agent and the effect of inorganic filler type and content were investigated with this study. The foamed HIPS samples were characterized in two aspects. Firstly, the density of foamed samples were measured in pure water and calculated by using archimedes equation. After the determination of the density of foamed HIPS samples, the void fractions of each sample was calculated. On the other hand, the morphology of cellular structure in foamed samples were observed by using scanning electron microscope (SEM). Firstly the foamed HIPS filaments were broken under liquid nitrogen and the samples were coated with gold. After the observation of cellular morphology; cell distributions and cell dimensions were examined and the cell density of each of filamentary samples were calculated.
Düşük yayınımlı kaplamalı camların çizilme dirençlerinin belirlenmesi ve geliştirilmesi
Son yıllarda, mimarı yapılarda enerji verimliliğini artırmak ve tasarruf sağlamak amaçlı ısı ve güneş kontrolü sağlayan kaplamalı camlar kullanılmaya başlanmıştır. Low-E kaplamalı camlar olarak da adlandırılan düşük yayınımlı kaplamalı camlar, sahip olduğu yüksek gün ışığı geçirgenlik ve güneş ısısı yansıtıcılık değerleriyle ısı ve güneş kontrolü sağlamaktadır. Low-E kaplamalar, pirolitik yöntem ve manyetik alan destekli sıçratma yöntemi olmak üzere iki farklı şekilde üretilmektedir ve üretim yöntemlerine bağlı olarak farklı optik ve mekanik özellikler göstermektedir. Pirolitik yöntemle Low-E kaplama üretimi, üretim hattındaki düz camın katkılı metal oksit malzeme ile kaplanmasına dayanmaktadır. KBB yöntemlerinden biri olan pirolitik yöntemle Low-E kaplama üretimi, yüksek sıcaklık koşullarında belirli kimyasal reaksiyonlar sonucu gerçekleştiğinden dolayı kaplama ile cam arasında kovalent bağlar oluşmakta, bu sayede yüksek yapışma derecesine ve dolayısıyla yüksek çizilme direncine sahip kaplamalar üretilmektedir. Diğer bir Low-E kaplama yöntemi ise FBB yöntemlerinden biri olan manyetik alan destekli sıçratma yöntemidir. Bu yöntemle Low-E kaplama üretimi, hedef malzeme yüzey atomlarının hızlandırılmış iyonlarla kopartılarak cam üzerinde biriktirilmesi esasına dayanmaktadır. Manyetik alan destekli sıçratma yöntemi ile üretilen Low-E kaplamalar, fiziksel bağlarla bağlı çok katmanlı yapıya sahiptir. Çok katmanlı Low-E kaplamalar, sahip olduğu fiziksel bağlar sebebiyle ve buna ek olarak katman malzemelerinin özelliklerine, katmanların dizilimine ve biriktirme parametrelerine bağlı olarak oluşabilecek iç gerilmeler sonucu düşük çizilme direnci göstermektedir. Ancak düşük çizilme direnci göstermesine karşın, pirolitik yöntemle üretilen sert Low-E kaplamalara göre daha düşük yayınım değeri ve daha yüksek optik seçiciliğe sahiptir. Buna ek olarak, manyetik alan destekli sıçratma yöntemi, yüksek biriktirme hızında kaplama imkânı sağlaması ve geniş ölçekli endüstriyel üretime uygun olması bakımından avantaj sağlamaktadır. Bu sebeplerle, Low-E kaplamaların üretiminde yaygın olarak manyetik alan destekli sıçratma yöntemi kullanılmaktadır. Çok katmanlı Low-E kaplamalar, gösterdikleri düşük çizilme direnci sebebiyle ısıcam ünitesi haline getirilerek atmosferle temas etmeyecek şekilde kullanılmaktadır. Bu doğrultuda üretim hattından çıkan Low-E kaplamalı cam, taşıma, kesme, işleme, yıkama gibi aşamalardan geçirilerek ısı cam ünitesi haline getirilmektedir. Ancak bu aşamalarda, sahip oldukları düşük çizilme direnci sebebiyle, kaplama yüzeyinde görülebilir çizik hasarları meydana gelebilmektedir. Görülebilir çizik hasarları, üretim maliyetini artırmakta ve çözülmesi gereken bir problem olarak karşımıza çıkmaktadır. Literatür çalışmaları ve konu ile ilgili patentler incelendiğinde, düşük çizilme direnci gösteren Low-E kaplamalı camların çizilme dirençlerinin iki temel yaklaşımla geliştirildiği sonucuna varılmıştır. Birinci yaklaşımda, Low-E kaplamanın üzerine son katman olarak çizilme direnci yüksek bir malzeme geliştirilerek kaplama sisteminin çizilme direncini artırmak amaçlanılmaktadır. İkinci yaklaşımda ise, katman tasarımlarının değiştirilmesi ve biriktirme parametrelerinin optimize edilmesi ile minimum iç gerilmelere sahip kaplamalar üretilerek çizilme direncini artırmak amaçlanılmaktadır. Bu çalışmada birinci yaklaşım üzerinden gidilerek, düşük çizilme direnci gösteren bir Low-E kaplamanın üzerine son katman kaplama geliştirilerek çizilme direncinin artırılması amaçlanmıştır. Ancak, Low-E kaplamalı camların görülebilir çizik oluşumuna karşı dirençlerini belirlemek için standart bir ölçüm metodu bulunmamaktadır. Bu doğrultuda, deneysel çalışmaların ilk aşamasında, Low-E kaplamalı camların görülebilir çizik oluşumuna karşı direncini ölçmek ve bir kalite kriteri belirlemek amacıyla test metodu geliştirilmiştir. Bu doğrultuda, test metodu geliştirme aşamasında yüksek çizilme direnci gösterdiği bilinen çok katmanlı Low-E kaplamalı bir cam referans alınarak, minimum görülebilir çiziklerin oluştuğu test koşullarını bulmak amaçlanmıştır. Deneysel çalışmaların ikinci aşamasında ise, düşük çizilme direnci gösterdiği bilinen çok katmanlı Low-E kaplamalı bir cam seçilmiş ve bu cam üzerine farklı malzemeler kullanılarak üç ayrı kalınlıkta son katman kaplamalar yapılmış ve çizilme direncinin geliştirilmesi amaçlanmıştır. Son katman kaplama sonrası çizilme direnci, deneysel çalışmaların ilk aşamasında belirlenen test metodu kullanılarak ölçülmüş ve sonuçlar karşılaştırılmıştır. Deneysel çalışmalar süresince, test metodu geliştirmek için yüksek çizilme direncine sahip Low-E kaplamalı cam, çizilme direncinin geliştirilmesi için ise düşük çizilme direncine sahip Low-E kaplamalı cam kullanılmıştır. Her iki Low-E kaplamalı cam, manyetik alan destekli sıçratma yöntemiyle üretilen ancak farklı optik ve mekanik özelliklere sahip kaplamalı camlardır. Deneysel çalışmaların ilk aşamasında, kalite kriteri belirlemek amacıyla Nanovea model nanomekanik test cihazı kullanılarak, farklı yarıçap ve geometrilere sahip batıcı uçlar kullanılarak çizik testleri yapılmış ve yüksek çizilme direnci gösteren referans Low-E kaplamalı cam yüzeyinde gözle görülebilir minimum çiziklerin oluştuğu test koşulları aranmıştır. Çizik testleri sonrası, 25 mikron yarıçaplı, 900 açıya sahip küresel konik elmas uç kullanılarak, 300mN sabit yük altında yapılan çizik testlerinde, referans Low-E kaplamalı cam yüzeyinde oluşturulan çiziklerin gözle görülebilir minimum çizikler olduğu saptanmış ve bu koşullar kalite kriteri olarak belirlenmiştir. Aynı koşullarda çizik testi, düşük çizilme direncine sahip Low-E kaplamalı cama uygulandığında, oluşan çiziklerin belirgin bir şekilde gözle görülebilir olduğu saptanmıştır. Gözle muayenenin yanı sıra, her iki cam yüzeyinde oluşturulan çiziklerin boyutları AFM ile ölçülmüş ve çiziklerin boyutları karşılaştırılmıştır. AFM sonuçlarına göre, yüksek çizilme direnci gösteren Low-E kaplamalı cam üzerindeki çiziklerin beklenildiği gibi daha dar ve daha sığ olduğu sonucuna varılmıştır. Deneysel çalışmanın ikinci aşamasında, düşük çizilme direncine sahip Low-E kaplamalı cam üzerine manyetik alan destekli sıçratma yöntemi kullanılarak 5nm, 10nm ve 20nm kalınlıklarda SiNx, ZnSnOx, TiOx ve SiOx kaplamalar yapılmıştır. Son katman kaplama sonrası, deneysel çalışmanın ilk aşamasında belirlenen çizik testi koşullarında testler uygulanmış ve çizik testi sonrası oluşan çiziklerin boyutları AFM ile ölçülmüştür. AFM ölçümlerine göre, son katman kaplama sonrası en yüksek çizilme direncine 10nm TiOx son katman kaplama sonrası ulaşılmıştır. Yüksek çizilme direnci gösteren referans Low-E kaplamalı cam üzerinde ve düşük çizilme direnci gösteren Low-E kaplamalı cam üzerine 10nm TiOx son katman kaplama sonrası elde edilen cam üzerinde, kritik koşullarda yapılan çizik testi sonrası oluşan çiziklerin boyutlarının neredeyse aynı olduğu sonucuna varılmıştır. Bu doğrultuda her iki camın çizilme dirençlerinin aynı olduğu söylenebilmektedir. Ancak çiziklerin görülebilirlik dereceleri karşılaştırıldığında, referans Low-E kaplamalı cam üzerindeki çizikler gözle minimum derecede görülebilirken, 10nm TiOx kaplanmış Low-E üzerindeki çiziklerin belirgin olarak görülebildiği saptanmıştır. Bu durumun sebebi olarak, her iki camın sahip olduğu farklı optik performansın sonucu olarak, aynı boyutlardaki çiziklerin, kaplamanın rengine, yansımasına bağlı olarak görülebilirliği üzerinde etkili olduğu sonucuna varılmıştır.
Farklı mineral katkı içeren harç numunelerinin dayanım ve dayanıklılık özelliklerinin incelenmesi
Türkiye, yılda 120 milyon metreküpe yaklaşan beton üretimi ile Avrupa'da en çok beton üretimi yapan birinci, dünyada ise üçüncü ülke konumundadır. En önemli yapı malzemelerinin başında gelen betonun servis ömrü boyunca işlevini yerine getirebilmesine durabilite, dayanıklılık veya kalıcılık adı verilmektedir. Ülkemizde özellikle son yıllarda gelişen beton üretim teknolojileri ile birlikte üretilen betonun basınç dayanımının (yük taşıma kapasitesi) yanında durabilitesi (kalıcılık, dayanıklılık) de büyük önem kazanmıştır. Betonun günümüzde yapı elemanı olarak kullanım şekli olan betonarme ise betonun demir donatı ile biraraya gelmesi sonucu oluşan kompozit bir malzemedir ve donatı, betona üstün özellikler kazandırmaktadır. Betonun basınç dayanımındaki artış betonun birçok özelliği gibi durabilitesini de olumu olarak etkilemektedir. Ancak yeterli basınç dayanımını sağlayan betonarme bir eleman, tasarım açısından yeterli durabilite özelliklerine sahip değil ise kısa sürede kullanılamaz hale gelebilir ya da uzun vadede ilk üretim maliyetine varan bakım ve onarım masrafları doğurabilir. Örneğin 1999 yılında gerçekleşen Marmara depreminde yıkılan birçok binada donatı korozyonu nedeniyle donatıların neredeyse sadece izinin kaldığı gözlemlenmiştir. En az bakım ve onarım gerektirecek şekilde dizayn edilen betonarme yapılar, başlangıç gideri nispeten az olan fakat sık sık bakım gerektirecek yapılara göre çok daha ekonomiktir. Betonun bozulmasına yol açan etmenler fiziksel, mekanik ve kimyasal kökenli olabilmektedir. Fiziksel ve mekanik etmenlere donma-çözülme, darbe, aşınma, erozyon ve oyulma örnek olarak gösterilebilir. Kimyasal etmenlere ise alkali-agrega reaksiyonları, donatı korozyonu, karbonatlaşma, sülfat etkisi örnek verilebilir. Doğru tasarlanmış ve geçirimsiz bir beton, içerisinde yer alan donatıyı korozyondan koruyarak yapının dayanıklılığını istenen düzeyde tutar. Ancak betonun yeterli geçirimsizliğe sahip olmamasından dolayı zararlı iyonların betonun içerisine difüzyonu ya da karbonatlaşma ile betonun zamanla alkalinitesini kaybetmesi sonucu donatı korozyonu gerçekleşmektedir. Günümüzde donatı korozyonu betonarme yapılarda servis ömrünü belirleyen en önemli faktörlerin başında kabul edilmektedir. Bu tez çalışmasında, doğal zeolit minerali ve başka sanayi kollarının atık malzemesi konumundaki öğütülmüş yüksek fırın cürufu (YFC) ve borjips atığının tek başına ve belirli karışım oranlarında kombine şekilde harç numuneleri üretiminde kullanılmasının numunelerin basınç dayanım ve durabilite özellikleri üzerindeki etkisi araştırılacaktır. Harç numunelerinin hazırlanması ve basınç dayanımı testleri TS EN 933-1 standardına göre gerçekleştirilecektir. Harç numunelerinin klorür iyon geçirimliliği ve karbonatlaşma direnci üzerine durabilite deneyleri yapılacaktır. Klorür iyon geçirimliliği testleri ASTM C1202-12 ve NT BUILD 492 standardlarına göre, karbonatlaşma direnci testleri ise EN 13295 standardına göre gerçekleştirilecektir. Çalışma sonucunda doğal zeolit mineralinin belirli oranlarda harç numuneleri içerisinde kullanılmasının, özellikle dayanım ve durabilite özelliklerine kayda değer bir olumsuz etkisinin olmadığı söylenebilmektedir. Başka sanayi kollarının atık malzemesi durumundaki yüksek fırın cürufu (YFC) ve borjips atığının ise durabilite özellikleri ile birlikte değerlendirildiğinde üretim amacına yönelik olarak belirli oranlarda harç numuneleri içerisinde kullanılabileceği görülmüştür. Bu çalışmanın deneyleri gerçekleştirilenatık malzemelerin beton üretiminde çimento yerine ikame edilerek kullanılabilmesi yönüyle, çevre duyarlılığının büyük önem kazandığı günümüzde atık malzemelerin bertarafına katkı sağlayacağı ve üretim prosesi sırasında yüksek oranda karbondioksit emisyonuna sebebiyet veren çimentoya olan ihtiyacı azaltacağı düşünülmektedir.
Bakır içeren çeliklerde bakır etkisinin proses parametresi ile ilişkisi
Çelik üretiminde kullanılan hammaddelerden gelen ve giderilemeyen (rafine edilemeyen) kalıntı elementlerden bakır ve kalay gibi ergime sıcaklığı düşük elementler, çeliğin dökümünde katılaşması sırasında segrege olarak çeliğin özelliklerinin sağlanmasında sorun yaratmaktadır. Günümüzde, çelik üretiminde hurda kullanarak üretim yapmak kaçınılmaz olmuştur. Endüstriyel ürün ağırlıklı eski hurdanın kullanılan hurda içindeki oranının artmasına bağlı olarak çelikte biriken bakırın oranı artmıştır. Artan oran ''bakır etkisi'' ile çeliğin istenen özelliklerinin sağlanmasında sorun yaratmaktadır. Önerilen bu çalışmada çelik üretiminde giderilemeyen (rafine edilemeyen) kalıntı elementlerden olan bakırın çelikteki etkisinin; çeliğin bileşimindeki elementlerle ve proses parametreleriyle ilişkisi incelenecektir. Belirli seviyede bakır bulunduran düşük karbonlu çeliğe seçilmiş bazı alaşım elementleri ekleyerek, sıvı çeliğin katılaşması, haddelenmesi, ısıl işlemi gibi üretim süreçleri, ''bakır etkisi'' kapsamında incelenecektir. İncelemelerde günümüz karakterizasyon ve test teknikleri kullanılacaktır. Çalışmanın sonunda çelikte bakır etkisinin bileşim ve proses parametreleri ile ilişkisi ve prensipleri ve devamında ''bakır etkisini'' azaltan ve arttıran koşullar, çalışmanın kapsamı dahilinde, belirlenmiş olacaktır. Bu çalışma bilime ve özellikle %75 gibi yüksek oranda hurda kullanarak üretim yapan ülkemizin çelik sanayisine önemli katkılar sağlayacak bir çalışma niteliğindedir.
Sıvı ham demirdeki silisyum miktarının torpido içerisinde azaltılmasına yönelik çalışmalar
Entegre çelik tesislerinde yüksek fırında üretilen sıvı ham demir çelikhanenin talep ettiği kimyasal analize ve sıcaklığa sahip olmalıdır. Sıvı ham demir kimyasal analizinde bulunan silisyum bu kritik elementlerden biridir. Sıvı ham demirde yer alan silisyumun büyük bölümü çelik üretiminde kullanılan konvertörlerde üflenen saf oksijenle yanarak silisyum dioksite dönüşmektedir. Bu yanma sırasında açığa çıkan yüksek enerji, sıvı ham demirle birlikte çeliğe ilave edilen hurdanın eritilmesinde kullanılır. Sıvı ham demirde silisyum içeriği ne kadar yüksekse, bu yüksek miktardaki silisyumun yanması sırasında ortaya çıkan enerjiyi kompanse edebilmek için o oranda hurda kullanımı artış göstermektedir. Çelik üretiminde hurda kullanımı belirli bir oranın üzerinde olduğunda üretim maliyetinin artması, proseste yaşanan zorluklar ve verim kaybı nedeniyle tercih edilmez. Hurda fiyatları spekülatif fiyat hareketlerinin olduğu dönemler hariç sıvı ham demir maliyetlerinin üzerinde seyretmektedir. Sıvı ham demir içerisindeki fazla silisyum konvertör prosesinde silisyum dioksite dönüşürken, hedeflenen bazitenin tutturulabilmesi için daha fazla kalsiyum oksit ilavesi gerektirir. Oluşan fazla cüruf taşmalara neden olur. Bunun sonucu olarak ısı ve metal kayıpları yaşanmaktadır. Hurda kullanımı artışına bağlı olarak empürite elementlerin sürece girişinin kontrolü zorlaşmaktadır. Bu da hedeflenen çelik kalitelerinin kontrolünü zorlaştırmaktadır. Dolayısı ile sıvı ham demir içerisindeki silisyumun miktarının kontrol edilmesi, istikrarlı, verimli ve kaliteli bir çelik üretim süreci için önemlidir. Silisyum, yüksek fırına şarj malzemeleri ile silisyum dioksit formunda girmektedir. İndirgeyici ortam koşullarında bir bölümü indirgenerek silisyum halinde dönüşür ve sıvı ham demire geçer. Yüksek fırın ısıl durumuna göre metal ve cüruf fazlarına geçişi değişim gösterir. Isıl durum potansiyeli arttıkça sıvı ham demir içerindeki silisyum miktarı da artış göstermektedir. Yüksek fırın prosesi kaynaklı bu tür dalgalanmalar oluştuğunda istikrarlı çelik üretim prosesi de bu dalgalanmalardan olumsuz etkilenmektedir. Sıvı ham demir içerisindeki silisyumun yüksek fırın prosesinde minimize edilmesinin sınırlı olması sebebiyle ön işlem yoluyla azaltılmasına yönelik çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Yüksek fırın döküm kanallarında, yüksek fırın ve çelikhane arasındaki bir istasyonda silisyumun düşürülmesi sağlanabilmektedir. Bu çalışmada sıvı ham demir içerisindeki silisyum miktarının azaltılmasına yönelik için, yüksek fırın döküm kanallarına demir oksit kaynağı olarak kullanılan tufalın ilavesi gerçekleştirilmiştir. İlave dilen tufal miktarına bağlı olarak alınan numunelerdeki silisyumun azaltılma oranı incelenmiştir. Deneysel çalışmalar sonucunda sıvı ham demire ilave edilen tufal miktarının artırılmasına paralel olarak silisyum miktarında artan oranda azalma olduğu görülmektedir.
Enjeksiyon döküm kalıplarına uygulanan farklı kaplamaların kalıp ömrüne etkisi
Yerkabuğunda yaklaşık %8 civarında bulunan alüminyum, oksijen ve silisyumdan sonra en çok bulunan element olarak bilinmektedir. Periyodik cetvelin 3A grubunda yer alan, +3 değerlikli, 26,89 atom ağırlığına sahip alüminyumun 20 oC'deki yoğunluğu 2,7 gr/cm3, ergime noktası 659,8°C, kaynama noktası 2450°C'dir. Hafifliği, alaşımlandırıldığında yeterli mukavemeti, tekrar kullanılabilirliği, ışık ve ısı yansıtıcılığı, işlenebilirliği, yüksek korozyon dayanımı, şekillendirilebilirliği, yüksek ısı ve elektrik iletkenliği, çekilebilirliği ve dövülebilirliği alüminyumu diğer metallerden ayıran özellikleridir. Demirden üç kat daha hafif olan bu element, diğer elementlerle alaşımlandırılarak demire yakın mukavemet kazanabilmektedir. Birincil tip ve iikincil tip olmak üzere iki tip alüminyum üretimi mencuttur. Birincil alüminyum üretimi yüksek yatırım maliyeti olan elektroliz hücrelerinde yapılır. İkincil alüminyum üretimi ise maliyeti daha düşük olan hurdadan eritilip geri dönüşümle gerçekleştirilir. Alüminyumu cevherden üretimine göre daha ekonomik olan hurdadan elde etmek günümüzde yaygın olarak yapılmaktadır. Alüminyum ve alaşımları demir dışı metaller arasında en yaygın üretilen metallerdir. Daha hafif malzeme kullanmak eğilimi alüminyum ve alaşımlarının üretimini hızlandırmıştır. Geri dönüşümü kolay ve çevreye zararsız olan alüminyum ve alaşımları inşaat, havacılık, otomotiv, makine, dekorasyon ve pek çok diğer alanlarda kullanılmaktadır. Alaşımlardırılarak yüksek mekanik özellik sergileyen Alüminyum-Silisyum alaşımları alüminyum döküm endüstrisinde en çok kullanılan alaşımlardan biridir. Silisyum alüminyuma yüksek akışkanlık sağlamaktadır. Ayrıca Al-Si alaşımları ince kesittli ve karmaşık geometriye sahip parçaların dökümünü de kolaylaştırmaktadır. Cu ve Mg gibi elementler Al-Si alaşımlarının yaşlandırma özelliği geliştirirken, tane küçültme ve modifikasyon işlemleri ile mukavemet özelliği artırılmaktadır. Alüminyum alaşımları genellikle döküm yöntemiyle elde edilmektedir. Kum kalıba ve kokil kalıba döküm en eski üretim yöntemidir. Ancak artan teknolojik gelişmelerle basınçlı döküm ve hassas döküm yöntemleriyle de alüminyum ve alaşımları üretilmektedir. Özellikle basınçlı döküm yöntemi kullanımı hızla artmaktadır. Yüksek basınçlı ve alçak basınçlı döküm yöntemleri ise en çok karşılaşılan basınçlı döküm metodlarıdır. Yüksek basınçlı döküm yöntemi ile alüminyum ve alaşımlarını seri bir şekilde üretmek mümkün olmaktadır. Bu döküm yöntemi ile birim zamanda daha fazla parça elde edilmektedir. Yüksek basınçlı döküm beş aşamadan oluşmaktadır. Birincisi kalıbın kapanmasıdır. Daha sonra yüksek basınç ve hızla ergiyik alüminyumun kalıba doldurulmasıdır. Üçümcü aşama kalıba dolan sıvı metal katılaştıktan sonra kalıp açılması ve parçanın çıkarılmasıdır. En son olarakta kalıba yağ ve hava püskürtülerek döküm döngüsüne tekrar hazır hale getirilmesidir. Yüksek basınçlı döküm yönteminde sağlam parça elde etmek üç ana etkene bağlıdır. Birincisi döküm makinası, ikincisi döküm parametreleri ve üçüncüsü ise kalıp tasarımıdır. Yüksek basınçlı dökümde soğuk kamaralı ve sıcak kamaralı olmak üzere iki çeşit döküm makinası kullanılmaktadır. Sıcak kamarılı döküm prosesinde metal pompası, sıvı metal içerisine batırılmıştır ve metal ile aynı sıcaklıktadır. Soğuk kamaralı döküm prosesinde ise metal pompası ergitme potasından bağımsızdır. Bu yöntemde sıvı metal kepçe veya robotik sistemlerle döküm sistemine taşınır. Alüminyum ve alaşımları demire olan ilgisinden dolayı soğuk kamaralı döküm makinalarında üretimi daha çok tercih edilmektedir. Soğuk kamaralı döküm makinası enjeksiyon silindiri, piston kolu, piston, maden silindiri, sabit mengene, hareketli mengene, itici mekanizma kutusu, mafsallı manivela, manivela burçları, vidalı kapama donanımı ve kapama silindirinden oluşur. Yüksek basınçlı dökümde ideal döküm parametreleri ile istenilen kalitede parça elde edilir. Döküm makinasına birinci faz, ikinci faz ve üçüncü faz değerlerinin girilmesi gerekmektedir. Azot basıncı ile pompa basıncının da ayarlanması gerekmektedir. Bunlara ek olarak katılaşma süresi, kalıp açma süreleri gibi parametrelerin bilinmesi, yağlama ve hava tutma ayarlarının yapılması sağlam parça elde etmek için önem taşımaktadır. Yüksek basınçlı döküm kalıplarının (enjeksiyon kalıbı) tasarımı parça kalitesini etkileyen diğer bir unsurdur. Eğer kalıp tasarımında hata varsa üretiminde aksamalar ve duruşlar yaşanır. Kalıp yüzeyleri birbirlerine uyumlu şekilde karşılamalıdır. Tasarımda sıvı metalin kalıp boşluğuna rahat akabileceği yolluk ve kanallar açılmalıdır. Kalıp içerisindeki havayı atabilmek için uygun hava tahliye kanalları veya cepleri yapılmalıdır. Ayrıca maça kullanılacaksa maçaların yönü iyi ayarlanmalıdır. Ayrıca kalıp çeliğinin kalitesi kalıp ömrü açısından önem teşkil etmektedir. Alüminyum enjeksiyon kalıpları aşırı termal ve mekanik gerilmelere maruz kaldığı için termal yorulma, erozyon, korozyon ve aşınma yaygın olarak karşılaşılan kalıp hasar mekanizmalarıdır. Ayrıca basınçlı döküm yönteminde yapışma problemi de meydana gelmektedir. Bütün olumsuz etkenler üretimde duruşları artırmakta, parçada ölçüsel problemleri oluşturmakta ve kalıp kullanım süresini kısaltmaktadır. Üretimde meydana gelen bu sorunlar basınçlı döküm yönteminde maliyetleri yükseltmektedir. Ayrıca alüminyum enjeksiyonunda makine yatırımından sonra en yüksek maliyete sahip olan enjeksiyon döküm kalıplarının en az 100000 baskı döküm yapması beklenir. Bu nedenle basınçlı döküm kalıplarının çalışma ömrünü artırmak son yıllarda en çok çalışılan konulardan biridir. Döküm kalıplarının kullanım süresini artırmak için iki yol izlenmektedir. Birincisi döküm esnasında kalıbı yağlama ve soğutma sistemi ile korumaktır. İkincisi ise kalıp çeliğinin yüzey özelliğini geliştirmektir. Termomekanik yüzey işlemleri, sert kaplama uygulamaları enjeksiyon döküm yönteminde kalıp hasarlarını önlemeye yönelik yapılan işlemlerdir. Nitrasyon, nitrokarbürizasyon veya borlama en yaygın yüzey modifiye etme medotlarıdır. Ayrıca kalıp çeliklerine PVD veya CVD yöntemleri ile sert seramik kaplamak son yıllarda yaygınlaşan bir kalıp ömrü uzatma yoludur. Gaz veya plazma nitrasyon işlemi ile kalıp çeliğinin termal yorulma dayanımı artılmak amaçlanmaktadır. Sert kaplamalar yapışma ve erozyon dayanımı için yarar sağlamaktadır. Oksidasyon dayanımı yüksek olması nedeniyle TiAlN en yaygın uygulanan kaplama türüdür. AlCrN kaplama ise TiAlN kaplamadan daha sert ve daha iyi oksidasyon dayanımına sahip olması nedeniyle enjeksiyon kalıplarında uygulanmaktadır. DLC (eşmas benzeri karbon) kaplamalar ise genellikle çeliklerin aşınma özelliklerinin geliştirmek için tercih edilmektedir. Bu çalışmada alüminyum enjeksiyon kalıp pimlerine önce ıslah işlemi yapılmıştır. Daha sonra plazma nitrasyon uygulanarak pimlerin yüzey sertlikleri artırılmıştır. Plazma nitrasyon üzerine PVD yöntimi ile TiAlN ve AlCrN kaplama, PECVD yöntemi ile de DLC kaplama yapılarak pimlerin yüzey özellikleri daha fazla geliştirilmiştir. En son olarak plazma nitrasyon üzerine PVD ile TiAlN ve AlCrN kaplamalı pimlere PECVD ile DLC kaplanarak çift kaplamalı numuneler elde edilmiştir. Plazma nitrasyonlu (kaplamasız), TiAlN, AlCrN, DLC, TiAlN/DLC ve AlCrN/DLC kaplamalı pimler alüminyum enjeksiyon dökümde 2000, 4000 ve 6000 baskı dökümde kullanılmıştır. Seri üretim şartlarında kullanılan pimlerin 2000, 4000 ve 6000 baskı döküm sonrasında yapışma dayanımı, erozyon dayanımı ve çatlak oluşumu incelenmiştir. Yapışma ve erozyon dayanımı için pimlerin döküm öncesi ve sonrası kütleleri tartılmıştır. Çatlak uzunluğu için optik mikroskop ile çatlak boyu ölçümü yapılmıştır. Vikers mikrosertlik ölçümü ile kaplamaların sertlik değerleri karşılaştırılmıştır. Kaplama görüntüleri hem optik mikroskopta hem de taramalı elektron mikroskobunda incelenmiştir. XRD ve Raman spektroskopisi ile kaplamaların faz analiz yapılmıştır. Genellikle baskı sayısı ile yapışma miktarı, erozyon miktarı, toplam çatlak uzunluğu ve ortalama çatlak uzunluğunun arttığı görülmüştür. Tek kaplamaların yapışma ve erozyon dayanımı çift kaplamalardan daha iyi sonuç sergilemiştir. AlCrN kaplama en iyi erozyon dayanımına sahiptir. Yapışma miktarı ile erozyon miktarı, toplam çatlak uzunluğu ve ortala çatlak uzunluğunun arttığı gözlemlenmiştir. Genel olarak erozyon miktarı ile toplam çatlak uzunluğu ve ortalama çatlak uzunluğu artmıştır. Genellikle toplam çatlak uzunluğu ile ortalama çatlak uzunluğu artmıştır. Çatlak oluşumu en erken AlCrN kaplamada gerçekleşmiştir. 4000 baskı sonra bütün kaplamalarda çatlak oluşmuştur. DLC kaplamanın döküm deneyleri sonrasında yapısının bozulduğu anlaşılmıştır. Deney sonunda kaplamasız (nitrasyonlu) numune referans alınarak diğer numunelerin relatif hasar değerleri hesaplanmıştır. Bu değerlere göre 2000 baskı sonrasında TiAlN kaplama en iyi peformans sergilerken, 4000 ve 6000 baskı sonrasında DLC kaplama en iyi performans göstermiştir.
Düşük miktarda altın içeren bizmut-kalay atığından altın geri kazanımı
Altın eski çağlardan beri insanlar için önemli olmuş ve bu yüzden de çok yüksek miktarlarda kullanılmıştır. Bu yüksek talebin karşılanabilmesi için dünyada çok büyük miktarlarda altın üretimi yapılmakta ve üretim sırasında çeşitli oranlarda altın içeren atıklar oluşmaktadır. Değerli metal özellikle altın üretimi yapan fabrikalarda çıkan atık da değerli olduğu için altının geri kazanımı önemlidir. Firmalar tesis içinde kendi imkânlarıyla (ergitme ve kül etme) bu atıklardan altını geri kazanmaktadır. Ancak, düşük miktarda altın içeren elektroform, cila tozları, lavabo suları, havalandırma tozları, arıtma su çamuru gibi karmaşık yapıda olan ramatlarda altının geri kazanılmasında bazı teknik problemler çıkmakta, çevre kirliliğine sebep olmakta ve yüksek verimle altının eldesi mümkün olamamaktadır. Bizmut-Kalay-Altın içeren elektroform ramatının atık olarak karmaşık bir yapıda olması altın içeriğinin belirlenebilmesi için uygun numune alınmasını olanaksız hale getirmektedir. Bu sorunu giderebilmek ve analiz yapılmaya uygun numune almayı sağlayabilmek amacıyla ramat parçalarına ön işlemler uygulanmış; üç boyutlu karıştırıcıda 1 saat karıştırılarak kül homojen hale getirilmiştir. Daha sonra altın kral suyu (3HCl + HNO3) ile liç edilmiş, altının çözeltiye geçmesi sağlanmıştır. Çözeltiye geçen altın, sodyumbisülfit kullanarak kimyasal çöktürme ile kral suyunda bulunan altın geri kazanılmıştır. Yapılan tüm deneylerde sıcaklık, süre, karıştırma hızı ve süresi, kimyasal çöktürücü kullanımı gibi parametreler üzerinde optimum şartlar belirlenmiştir. Belirlenen optimum şartlarda; kral suyundan altın sodyumbisülfit kullanarak çöktürülmüştür. Çöktürülen altın çamuru kurutulmuş sertlik değeri ölçülmüştür. Mikroyapısı incelenmek üzere krom regia kullanarak dağlanmıştır. Bu çalışmanın amacı; ülkemizde altın geri kazanımı sırasında çevresel faktörler hiçe sayılarak ve ilkel metotlar kullanılarak, altın kaybı pahasına uygulanan yöntemlere alternatif bir proses geliştirmek ve optimizasyonunu sağlamaktır. Çalışmada karmaşık yapısı dolayısıyla geri kazanım işleminin zor olduğu elektroform ramatından altının çevre dostu bir şekilde ve yüksek verimle elde edilmesi amaçlanmaktadır.
FeNiCoCu yüksek entropili alaşımlarının ultrasonik sprey piroliz tekniği ile üretimi ve karakterizasyonu
Yüksek Entropili Alaşımlar, (YEA'lar) Metalurji ve Malzeme Mühendisliği'nin yeni ve ilgi çeken araştırma alanı haline gelmiştir. Gün geçtikçe, bu yeni araştırma alanı, üretilen yüksek entropili alaşımların ortaya çıkardığı daha özgün ve üstün özellikler ve geniş işlevsel ve yapısal uygulamalarda kullanılabilir olması ile önemini gittikçe artırmaktadır. Günümüze kadar, geleneksel alaşım sistemlerinin geliştirilmesi, bir veya iki ana element içeren alaşımlara diğer alaşımlama elementlerinin az miktarda eklenmesiyle özelliklerin geliştirilmesi esasına dayanmaktayken, yüksek entropili alaşımlar ise, çok sayıdaki elementin eşit veya eşite yakın oranlarda karıştırılmasıyla üretilirler ve intermetalik veya amorf fazlar yerine basit katı çözelti fazları ile oluşmaya eğilimlidirler. Şimdiye kadarki çalışmaların çoğu, yüksek entropili alaşımların nanoyapıda oluştuğunu raporlamıştır. Nanoyapılı malzemeler ilk defa sentezlendiği günden bu yana üstün özellikleriyle dikkat çekmiştir. Nanoyapılı metaller genellikle arzu edilen kimyasal, mekanik, manyetik, elektronik ve optik özellikler sergilerler. Nanoyapıdaki metallerin sentezlenmesi için farklı yöntemlerin geliştirilmesi, uygulama alanlarının genişliği nedeniyle büyük ilgi çekmiştir. Nanoyapıdaki malzemelerin sentezi için kullanılan prosesin partikül morfolojisi, parçacık boyutu, boyut dağılımı ve kompozisyonu gibi parçacık karakteristiklerini kontrol etmesi önemlidir. Ultrasonik Sprey Piroliz (USP) yöntemi, arzu edilen parçacık morfolojileri, boyutları ve kompozisyonları ile yüksek saflık ve boyut kontrollü parçacıklar elde edilmesini sağlayan bir nanopartikül üretim yöntemidir. Bu çalışmanın amacı, FeNiCoCu Yüksek Entropi Alaşım partiküllerinin Ultrasonik Sprey Piroliz – Hidrojen Redüksiyonu (USP-HR) yöntemi ile üretmek ve elde edilen partiküller üzerinde üretim parametrelerinin etkilerini belirlemektir. Yapılan deneyler ile sıcaklık ve başlangıç çözelti molaritesinin elde edilen partiküller üzerindeki etkisi incelenmiştir. Farklı parametreler ile üretilen FeNiCoCu yüksek entropili alaşımlarının karakterizasyonu, X-ışınları kırınımı (XRD), Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), Enerji Dağılım Spektrometresi (EDS) ve X-ışını Fotoelektron Spektroskopisi (XPS) ile gerçekleştirilmiştir. Üretilen partiküllerin karakterizasyon çalışmaları sonucunda, parçacıkların tüm indirgenme sıcaklıklarında ve başlangıç çözeltisi molaritelerinde küresel ve dar boyut aralığında olduğu saptanmıştır. Artan redüksiyon sıcaklığı ile ortalama partikül boyutlarının artma eğilimi gösterdiği gözlenmiştir. Aynı şekilde, artan çözelti konsantrasyonları ile daha büyük partiküller elde edilmiştir. SEM görüntülerinde, mikron-altı boyuttaki partiküllerin daha küçük boyuttaki nanokristalin partiküllerin aglomerasyonu ile oluştukları görülmüştür. XPS karakterizasyonu ile USP-HR yöntemiyle üretilen yüksek entropi alaşımlı alaşım nanopartiküllerin yüzeyinde ince bir Cu tabakası bulunmuştur ve elde edilen FeNiCoCu YEA partiküllerinin hibrid nanopartikül olarak tanımlanabileceği değerlendirilmiştir.
Titanyum ilavesinin nikel alüminyum bronzunun yapı ve özelliklerine etkisi
Bakır yüksek iletkenliği ve korozyon dayanımı ile tanınan bir metaldir. Ancak düşük mukavemeti bu metalin belirli özelliklerini iyileştirme ihtiyacı doğurmuştur. Bakırın kalay ile alaşımlandırılması sonucu bronz çağı başlamış ve demir çağına kadar bakır alaşımları yaygın olarak kullanılmıştır. Günümüzde ise bakır alaşımları korozyon dayanımı, aşınma dayanımı gibi özellikler gerektiren özel uygulamalarda tercih edilmektedir. Alüminyum bronzu grubunda bulunan nikel alüminyum bronzları üstün korozyon ve aşınma dayanımı özelliklerine yüksek mukavemet ile birlikte sahip olmaları nedeniyle denizcilik başta olmak üzere pek çok alanda kullanılmaktadır. Literatürde nikel alüminyum bronzlarının bu üstün özelliklerini daha da ilerletmek amacıyla gerçekleştirilmiş çok sayıda çalışma yer almaktadır. Farklı yaklaşımlarla gerçekleştirilen bu çalışmalar içerisinde en düşük maliyetli olan ve yüzey işlemlerine kıyasla alaşımın tamamının özelliklerine iyileştiren çalışmalar farklı alaşım elementi ilaveleri ile gerçekleştirilmiştir. Krom, gümüş, boron ve kurşun gibi ilavelerle malzeme özelliklerinde ilerlemeler raporlanmıştır. Nikel içermeyen alüminyum bronzuna yapılan titanyum ilavesinin aşınma hızını düşürdüğü ve mekanik özellikleri iyileştirdiği literatürde yer almaktadır. Bu çalışmada farklı oranlarda titanyum ilavesinin nikel alüminyum bronzunun mekanik özelliklerine, mikroyapısına ve aşınma dayanımına olan etkilerinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla döküm yöntemi ile iki farklı oranda titanyum içeren nikel alüminyum bronzu üretilmiş, yine çalışma kapsamında üretimi gerçekleştirilen titanyum içermeyen alaşım ile özellikleri kıyaslanmıştır. Döküm malzemeler sıcak dövme işlemine tabi tutulmuş, hem döküm durumda hemde dövme sonrasında alaşımların mikroyapıları incelenmiş, mekanik testler ve aşınma testleri gerçekleştirilmiştir. Çalışma kapsamında alaşımlara normalizasyon, su verme ve yaşlandırma ısıl işlemleri uygulanmış, ısıl işlem sonrası alaşımların mikroyapıları incelenmiş ve sertlik ölçümleri yapılmıştır. Çalışma sonucunda döküm alaşımlardan düşük miktarda titanyum içeren alaşımın akma mukavemeti ve sertliğinde bir miktar iyileşme olduğu ancak her üç alaşımında aşınma daynımlarının benzer olduğu saptanmıştır. Isıl işlemler sonrasında titanyum içermeyen alaşıma kıyasla düşük miktarda titanyum içeren alaşımın sertliğinin küçük bir miktar daha yüksek olduğu belirlenmiştir. Titanyum içeriğinin yükselmesiyle birlikte alaşım mikroyapısında yumuşak faz miktarının artışı nedeniyle mekanik özelliklerde düşüş görülmüş, yapıda bulunan sert fazların irileşmesi sonucu tokluk değerleri de düşmüştür. Yüksek titanyum oranında mikroyapı kaynaklı aynı etkinin ısıl işlemler sonrasında da devam ettiği belirlenmiştir. Dövme sonucu farklı oranlarda titanyum içeren malzemelerin tamamının çekme dayanımları ve sertlikleri yükselmiştir. Ancak aşınma dayanımlarında kayda değer bir fark görülmemiştir.
The effect of surface roughness on mechanical behavior of commercially pure titanium implants produced by selective laser melting
Implants produced by selective laser melting (SLM) have differentiating surface roughness caused by the process itself and applied surface treatments. Since surface quality and mechanical properties are critical parameters for implants and surface roughness is a known factor for stress concentration, it is aimed to investigate the effect of surface roughness on commercially pure titanium implants produced by SLM. Surface roughness is affected by several process parameters but this study focuses on the effect of position and orientation on surface roughness. First step is specified as determining the roughness measurement method ideal for this work. Therefore, 3 different roughness measurement methods as in confocal microscopy (CM), tactile profilometer and scanning electron microcopy (SEM) are compared by using the most common surface roughness parameter, Ra. Secondly, in order to determine the effect of position and orientation on surface roughness and determine roughness ranges across the build chamber, a build is designed with parts at 15 different positions with 6 different orientations that are specified considering the location of laser. Finally, for mechanical characterization, tensile bars are designed considering both the standards stated for tensile and fatigue test. Some parts are also post processed to see the post processing effect. For every position, 5 samples are subjected to tensile testing with 5 MPa pre-load until the part failure so that the average yield stress and UTS for every position are determined. Calculated average yield stresses are used to calculate fatigue test input. 5 stress levels are determined and 2 samples for low cycle, 3 samples for high cycle fatigue data are tested with load controlled, tension-tension fatigue test set-up with 60Hz frequency and R of 0.1. Surface finishing is differentiated by MPP and SB in addition to as-built form. Some samples are post processed with the standard post process of Materialise. Sand blasting and anodization are applied while for SB samples only sandblasting is applied. Then samples are tested to see pp effect on surface roughness and mechanical behavior. When the results are analyzed considering the roughness range and sample amount, the ideal roughness measurement method is determined as tactile profilometer because of its capability, repeatability, practical application and effectiveness if time and cost. The roughness range across the build plate is quantified for different positions and measured Ra values are in the range of 7 to 24 µm across the build plate. It is also concluded that at the right bottom side of the build chamber, and for the orientations perpendicular to the laser beam, surface roughness increases. Relation between Rz and thickness is specified and an equation is suggested to eliminate the effect of roughness on thickness. Since the thickness is effective on cross section calculations used for mechanical characterization, suggested equation is used to recalculate stress values measured with tensile and fatigue tests. Even though measured tensile and fatigue results indicate that increased surface roughness has a negative effect on tensile strength and fatigue life, recalculated tensile and fatigue results display no difference occurs with varying surface roughness. Therefore, it is shown that surface roughness has an effect on thickness hence has an effect on cross section that is affecting fatigue and tensile test results but it does not have a real significant effect on mechanical behavior of SLM printed cpTi parts.
Sıcak haddelenmiş dp600 çeliğinin haddeleme parametrelerinin termal simülasyon ile optimizasyonu
Otomotiv endüstrisinin yakıt tasarrafu amaçlı ağırlık azaltımı talepleri ile birlikte Avrupa Birliği'nin gaz emisyonu ile ilgili regülasyonları, otomotiv üreticilerini belli tedbirler almaya zorlamıştır. Bu tedbirler ile ilgili en büyük yaptırımlar ise otomotiv üreticilerinin ana tedarikçilerinden olan çelik üreticilerine karşı uygulanmaktadır. Gelen istek ve talepler arasında en önemli payı, aynı mukavemet değerlerini daha düşük ağırlıklar ile sağlayabilecek çeliklerin geliştirilmesi almaktadır. Bu maksatla yapılan çalışmalar, farklı sınıf ve aileler ile geliştirilme süreci devam eden yeni nesil ileri yüksek mukavemetli (AHSS) çeliklerin tasarımı ve üretimi ile sonuçlanmıştır. DP çelikleri 1.nesil ileri yüksek mukavemetli çelikler ailesine dahil olup, günümüzde otomotiv gövde ve güvenlik aksamlarında sıklıkla kullanılmaktadır. Düşük akma mukavemetleri nispeten düşük yüklerde şekillendirilebilirliklerine katkı sağlarken, yüksek çekme mukavemetleri ise darbe dayanımlarını arttırmaktadır. Ayrıca yüksek deformasyon sertleşme üsteli, DP çeliklerini yüksek şekillenebilirlik gerektiren uygulamalarda aranan malzemelerden biri yapmaktadır. Sıcak haddelenmiş, soğuk haddelenmiş ve haddelendikten sonra galvaniz kaplanmış olarak pazarda yer almakla birlikte, sıcak haddelenmiş olarak üretimleri, Türkiye'de bulunan entegre demir-çelik tesislerinde halen mümkün kılınmaya çalışılmaktadır. Özellikle entegre demir-çelik tesislerindeki döküm tonajlarının yüksek oluşu, bununla birlikte sürekli döküm ve haddeleme sürecindeki proses bileşenlerinin oluşturduğu maliyetler, diğer çelik türlerinde olduğu gibi DP çeliklerinde de deneme maliyetlerini arttırmaktadır. Bu aşamada, optimum proses koşullarının belirlenmesi ve proseste meydana gelen değişimlerin iç yapı ve mekanik özelliklerle ilişkisinin kurulması adına reel proses denemeleri yerine, simülasyon yazılımlarının ve fiziksel simülasyonların tüm bu süreci simüle etmekte tatmin edici sonuçlar verip vermeyeceği gibi soruları doğurmuştur. Bu çalışmaya başlarken, bu sorulara verilebilecek yanıtlar ve bu yanıtlar ışığında tutarlı bir çıktı oluşturacak bilgilerin varlığının araştırılması amaçlanmıştır. Prosesten elde edilen mikroyapı ve malzeme özellikleri ile ilgili bilgi edinmek ya da o prosesi modellemek ve eksikleri düzeltmek adına proses ile ilgili değişikliklere gidilmek istendiğinde fiziksel simülasyon şart hale gelmektedir. Fiziksel simülasyonun laboratuvar koşullarında gerçekleştirilmesi ise Gleeble termo-mekanik simülasyon cihazı gibi benzer cihazlar ile mümkün hale gelmektedir. Fiziksel simülasyon ve yazılım simülasyonları birlikte kullanıldığında ise gerçek prosese olan yakınsama ihtimali daha da yükselmektedir. Bu sebeplerden ötürü, bu çalışmada sıcak haddelenmiş DP600 çelikleri ile Gleeble termo-mekanik ve fiziksel simülasyon cihazında başlatılan çalışmalar, JMatPro simülasyon yazılımından elde edilen CCT-TTT çıktıları ile birleştirilerek, tam döngülü bir haddeleme simülasyonunun tasarımı ile sonuçlanmıştır. Düzlemsel-deformasyon test modülü sıcak haddelemeyi simüle etmekte kullanılan en yaygın simülasyon araçlarından biridir. Gleeble cihazı düzlemsel-deformasyon test modülünde, sıcak haddehane krop makasından alınan ve deney çalışması için 10x15x20 mm boyutlarında işletilen dikdörtgenler prizması şeklindeki numuneler kullanılmıştır. Numune alınan bobinin, haddeleme sırasında geçtiği her bir haddeleme ayağı arasındaki giriş-çıkış kalınlığı, giriş-çıkış sıcaklığı, ezme miktarı, deformasyon miktarı, hat hızı ve şerit çıkışındaki duşlu masa bölgesindeki soğutma paternleri gibi proses değişkenleri ilgili tandem sıcak haddehanenin otomasyon kayıtlarından alınmıştır. Gleeble simülasyonlarında kullanılabilecek maksimum ezme kalınlığı 10 mm olduğundan, bu kalınlığın sıcak haddehanede yaklaşık olarak denk geldiği haddeleme ayağından itibaren haddeleme işlemi simüle edilmiştir. Bu sebeple 10 mm kalınlığındaki numunelere 6 ayaklı bir haddehanenin son 4 ayağındaki ezme işlemleri uygulanmış, hemen devamındaki proseste ise DP çeliğe duşlu masa bölgesinde uygulanan kademeli soğutma döngüsü ile simülasyon tamamlanmıştır. Farklı simülasyon adımlarının optimize edilmesi adına öncelikle sıcak haddehane 3. hadde ayağı (F3), 4. hadde ayağı (F4), 5. hadde ayağı (F5) ve 6. hadde ayağı (F6) deformasyon simülasyonu, ardından duşlu masa soğutma simülasyonu ayrı ayrı çalışılmıştır. Ardından, sıcak haddelenmiş DP600 çeliğinin haddehanede geçirdiği proseslerin simüle edilmesi adına bu simülasyonlar birleştirilerek tek bir simülasyon olarak birleştirilmiştir. DP çeliği üretimindeki en önemli parametre olan kademeli soğutma işlemi, belirli bir soğutma hızı ile interkritik bir sıcaklığa inilmesi, belirli bir süre boyunca bu sıcaklıkta beklenmesi ve ardından belirlenen sarılma sıcaklığına kadar hızlı su verme ile soğutma işlemine dayanmaktadır. Bu işlemler nihai yapıda oluşacak faz ve yapıların, miktar ve çeşitlerini (ferrit, martensit, beynit ve perlit) direkt etkilemektedir. Bu tez çalışmasında 620°C, 670°C ve 720°C olarak seçilen 3 farklı interkritik sıcaklık için, 5-7 ve 10 sn beklenerek su verme ardından yapıdaki faz bileşenleri incelenmiş ve gerçek hattaki sonuçlar ile kıyaslanarak fiziksel simülasyonun başarısı ortaya konulmuştur. Her bir deney seti 3'er tekrarlı çalışılarak, toplamda 27 deney gerçekleştirilmiştir. Gleeble simülasyonunda başlangıç numune boyutları küçük olduğundan, çıkan sonuçların gerçek hat sonuçları ile kıyaslanması mikroyapısal karakterizasyon ile mümkündür. Bu sebeple simülasyon denemeleri sonucu elde edilen numuneler metalografik olarak hazırlandıktan sonra, optik mikroskop, taramalı elektron mikroskobu (SEM), elektron geri saçınım difraksiyonu (EBSD) ve mikrosertlik ölçümlerine tabi tutulmuştur. Sonuç olarak, sıcak haddehane parametrelerinin Gleeble fiziksel simülasyonuna dönüştürülmesi ile tasarlanan deneyler ve bu deneylerden alınan deneysel grafik çıktıları ile numunelere ait mikroyapısal çıktıların gerçek hat çıktıları ile kıyası, fiziksel simülasyonun gerçek hattı simüle etmede başarılı bir yöntem olduğunu göstermiştir. Bu da, yüksek maliyetler oluşturan gerçek hat denemelerine gerek olmaksızın, çeşitli proses parametrelerinin fiziksel simülasyon ile çalışılabilir ve hat denemelerine yön verebilir nitelikte olduğunu kanıtlamıştır.
Defects of hot rolled and cold rolled flat steels due to hot dip galvanizing process and their prevention methods
Steel is the most important material and it has a huge usage area in the world in which it has many significant properties such as easy formability, high strength, weldability, paintability, lower cost and so on. One of the most important steel product is flat rolled steels which are divided into two groups: hot rolled steel and cold rolled steel. Steel has a big disadvantage that it corrodes so easily. Corrosion is defined as a degradation of the material properties because of its environmental conditions. As the thermodynamically explanation, the system gets in energy from the environmental to manufacture the steel and the steel tends to give this energy back to the earth which is achieved by the oxidation of iron. Because of that, steel tends to corrode. This is an important issue to use the steel in our lives because the corroded steel has lack of good properties. This situation narrows the usage of the steel in the industry areas including construction, home appliance, automotive sector etc. However, the steel can be protected from the corrosion in which the zinc is an essential element on it. There are many protection methods achieved by zinc element for instance barrier protection method (painting is the most usage one), zinc patina method, cathodic protection and zinc coating. The most effective zinc coating method is the hot dip galvanizing method. Hot dip galvanizing methods differ according to the zinc bath chemical compositions. There are four types of galvanizing which are called as galfan coating (GF); galvalume coating (GL); galvanizing coating (GI) and galvannealed coating. The most important element in the bath is aluminum; for this reason, the coating types are divided by their Al contents. For example, galfan has 5% wt Al; galvalume has 55% Al; galvanizing and galvannealed bath contains Al<1% wt. Apart from the others, galvannealed coating differs from the other types having an extra annealing furnace above the zinc bath. It influenced the microstructure of the coating significantly. Among the galfan, galvalume and galvannealed coating, in this research galvanized coating (GI) is studied which contributes a double corrosion protection by creating a protective film onto the steel surface. The hot dip galvanizing line consists of cleaning section in which the cleanliness of the steel is a quite issue to accomplish a better adhesion; annealing furnace which improves the mechanical properties of the material; galvanizing and cooling section that the steel is immersed into the molten zinc bath (460°C) to obtain zinc coated steel surface and it allows to cool down; skin pass mill which also improves the steel mechanical features and it creates a roughness surface to process the steel such as painting; passivation in which the chromate solution is used to increase the corrosion protection resistance of the material; and the final section is called as inspection area allows to observe the surface defects onto the steel surface. Inspection section is where we can observe the surface defects. According to the defects, some improvements and rearrangements are done in the production line. If it is necessary, the defected parts are cut to make the mechanical tests in the mechanical laboratories to understand and eliminate the problems. Mainly, the surface defects of the flat rolled steel due to hot dip galvanizing process are unappropriate mechanical test result, spangle, dross, edge wave, surface roughness, poor adhesion, coating thickness deviation. In this study, surface defect analysis and their prevention methods are established.
An investigation on enhancement in wear resistance of hardfacings
The control of wear holds critical importance in industrial world with enormous economic impact. Often wear leads to critical maintenance and/or replacement costs and to associated losses due to stoppage in production or availability. Therefore, it is imperative that designers have at their hands, choice of material systems that can withstand harsh service conditions and suffer minimum wear rate. This necessitates a constant strife for improvements in materials regarding their wear resistant properties with respect to particular service condition. Now most of the metallic wear resistant material systems are complex alloys and are thus quite expensive. In addition, wear damage is usually restricted to surfaces or near surface regions of the components so a cost effective solution is to deposit a layer of these expensive wear resistant alloys on the surfaces of cheaper bulk materials. One such industrially very popular process is known as weld surfacing/hardfacing. Many alloy systems are industrially being used for hardfacing of metallic components in order to produce excellent wear resistant surfaces. These alloy systems are broadly categorized as Co-, Fe- and Ni-based hardfacing alloys. From these three categories Stellite alloys, High speed steels and Colmonoy alloys, respectively, are commercially well known and widely used ones. Due to their technological and economical acceptance there has been constant quest for improvement in the wear related properties of these material systems either by changing the alloy chemistry during deposition or by heat input after hardfacing deposition i.e. post deposition treatment in order to modify their microstructures. This then forms the core idea of this dissertation whereby Stellite 12, M2 HSS and NiCrBSi hardfacing alloy each belonging to Co, Fe and Ni based hardfacing alloy families, respectively was chosen and modified with Mo during PTA deposition and/or subjected to post deposition surface modification process namely laser surface melting (LSM). The choice of Mo was done as a continuation of some good encouraging results reported in the PhD thesis of Dr. Amir Motallebzadeh whereby Stellite 12 modified with 10 wt% Mo showed promising wear resistant properties. While the choice of LSM was done thanks to its industrial feasibility and easier adaptability into hardfacing process. In the first phase, Co based Stellite 12 alloy was chosen due to its moderate C contents and alloyed with 10 wt% Mo alloying during PTA hardfacing process. Later unalloyed and Mo alloyed Stellite 12 was subjected to LSM process. The first major finding of the current study concerns with LSM of unalloyed Stellite 12 whereby a carbide rich layer was detected near the surface following the LSM process. This carbide rich layer was attributed to peculiar rapid and directional solidification conditions within the melt pool after LSM. The carbide rich layer was shown to be very helpful in terms of enhancing the wear resistance to almost twice under harsh conditions like high contact pressures. Secondly, LSM of Mo alloyed Stellite 12 also showed to contain this carbide rich layer, which then proved even better than its unalloyed counterpart in terms of surface hardness and wear resistance. While on one hand Mo alloying into Stellite 12 led to deeper carbide rich zone formation after LSM on the other hand this also helped in developing a wear resistant tribolayer on the worn surfaces during high temperature wear testing. The detection of this tribo layer at 500 oC was improvement in previously reported temperatures whereby this tribolayer was detected to form during wear testing at 700 oC. This phenomenon was attributed to very fine post LSM microstructure. Later the effect of contact pressure upon the wear resistant properties of Mo alloyed Stellite 12 needed further investigations. For this purpose, very high contact stresses were generated using nano tribology at room temperature. Even at very high contact stresses the beneficial effects of LSM were still observed. In the second phase the influence of 10 wt% Molybdenum alloying and LSM on the microstructural characteristics and wear performance of PTA deposited M2 hardfacings were explored. Following Mo addition, the nature of microstructural constituents i.e. matrix and carbides of M2 hardfacing changed while the LSM produced structural refinement and a lowering of carbide volume fraction. In spite of increase in hardness, LSM resulted in reducing the sliding wear resistance against Al2O3 ball, while the alloying with 10 wt% Mo improved the wear resistance even with a significant reduction in hardness. This counter intuitive behavior was found to be due to a Magnelli oxide (Mo4O11) containing tribo-oxide layer formation during wear testing of Mo alloyed hardfacings. The tribolayer formation was assisted by higher fraction of interphase interfaces in the microstructure of the Mo alloyed M2 hardfacing. The third and final phase constituted modifying NiCrBSi (Colmonoy 6) alloy with 10 wt% Mo and assessment of its microstructure, hardness, room temperature and high temperature (up to 700 oC) dry sliding wear properties. It was observed that addition of Mo altered the microstructure of the hardfacing significantly. The Mo alloying not only refined the carbides, boride and matrix phases but also changed the volume fraction of γ-Ni phase in the matrix. These microstructural changes meant that the surface hardness of Mo alloyed NiCrBSi hardfacing decreased by as much as 20%. However the most significant impact of Mo addition was seen in terms of introduction of a new coarse blocky phase that was identified as boro-carbide of Mo (Mo2B,C). Worn surface characterizations vindicate the crucial role of this phase towards improved wear performance of the Mo alloyed NiCrBSi hardfacing. The blocky boro-carbide phase underwent fragmentation and comminution during sliding wear process and thereby high testing temperature in liaison with frictional heating oxidized thus generated fine wear debris. The oxidized debris were deposited on the worn surfaces in the form of adherent tribo-layer. Raman analysis then showed the presence of oxides of Mo within this tribolayer and as opposed to unalloyed NiCrBSi hardfacing the presence of these oxides imposed high sinterability in otherwise hard to sinter NiO phase found on the worn surfaces. Microstructural changes mean that wear resistance of Mo alloyed hardfacings outperformed the unalloyed hardfacing by a factor of 2. While at the highest testing load of 700 oC the alloyed version showed further improvements in wear resistance (2.5x) as compared to its unalloyed version. This observation was explained in terms of formation of adherent tribo-layer as discussed before. All in all, alloying with 10 wt% Mo proved beneficial for all classes of hardfacing materials specially when the wear was dominated by formation of oxides on the worn surfaces during sliding contacts. In case of Stellite and NiCrBSi hardfacings the beneficial effects of Mo addition were apparent even at room temperature wear testing conditions thanks to the refinement of microstructural constituents. While for M2 HSS the alloying with Mo changed the matrix to softer ferrite thus its hardness dropped significantly. That's why it can be assumed that in the conditions where oxide formation is not dominant wear mechanism the wear properties could deteriorate upon 10 wt% Mo addition. Although a careful adjustment of Mo alloying contents could still yield beneficial results in such conditions and may prove even better for oxidative wear conditions. The LSM process definitely improved the wear resistance of Stellite 12 hardfacings by virtue of a carbide rich layer formation at the surface. Although initial results did show effect of LSM parameters on the morphology of this beneficial carbide rich layer further studies can still be conducted in terms of optimization of these parameters with specific application or for desired thickness of the carbide rich layer. Application of LSM on the M2 HSS hardfacings did not show any significant benefit on the wear related properties though it improved the surface hardness a little. A careful optimization of Mo alloying contents or alloying with other carbide forming elements like V followed by LSM could still prove beneficial. Similarly, despite very good results in terms of improved wear performance obtained for 10 wt% Mo alloyed NiCrBSi hardfacing, an optimization of Mo contents to counter the increase in volume fraction of softer γ-Ni phase could be useful. This optimization if followed by LSM could give additional benefits by refining the boro-carbide phase. It will then be interesting to see the effect of this refinement on the wear properties. Lastly, it may be noted that the characterization of the all the studied hardfacing alloy systems following Mo alloying and/or LSM was done by dry sliding wear tests. However, it could interesting to investigate their performance in other testing conditions like lubricating sliding, abrasive wear, erosive and impact wear modes.
Yerli selestit cevherinden Al-Sr master alaşım üretimi ve özelliklerinin araştırılması
Bu tez çalışmasında temel hedef günümüzde atıl durumda kalmış olan yerli selestit cevherini işleyerek alüminyum döküm sanayiinde yaygın olarak kullanılan alüminyum-stronsiyum master alaşım üretimini gerçekleştirmektir. Bu hedefle öncelikle ticari değeri selestitten daha yüksek olan stronsiyum karbonatın (SrCO3) üretimi için çeşitli yöntemler geliştirilmiştir. Daha sonra elde edilen SrCO3 yenilikçi bir yöntemle indirgenerek Al-Sr master alaşımı üretilmiştir. Yapılan çalışmalar üç ana bölümde incelenmiştir. Çalışmaların ilk bölümünde Sivas bölgesi selestit cevherinin çözeltiye alınabilirliği araştırılmıştır. Selestit cevherindeki stronsiyum sülfat (SrSO4), laboratuvar ölçekli döner fırında karbotermik redüksiyon ile suda çözünebilir stronsiyum sülfür (SrS) bileşiğine dönüştürülmüştür. Karbotermik redüksiyon öncesinde selestit-kok karışımına mekanik aktivasyon uygulanarak redüksiyon sıcaklığı 965°C'den 892°C'ye kadar düşürülmüştür. Pirometalurjik bir proses olan karbotermik redüksiyon yönteminde selestit cevheri metalurjik kok ile 1000 – 1200°C arası sıcaklıklarda farklı eğim (2 – 6°) ve farklı dönme hızlarında (2 – 6 rpm) indirgenerek siyah kül elde edilmiştir. Yapılan çalışmalarda en yüksek redüksiyon verimi (% 75), 1100°C'de 2° eğim ve 6 rpm dönme hızında elde edilmiştir. Daha sonra elde edilen SrS'ün saf suda çözünebilirliği araştırılmıştır. SrS'ün çözünebilirliği için yapılan çalışmalarda sıcaklık (25 – 95 °C), katı/sıvı oranı (1/5 – 1/50) ve liç süresinin (90 – 150 dk) etkileri incelenmiştir. En yüksek SrS çözünürlüğü (148,54 ppm) 95°C'de 1/5 katı/sıvı oranıyla sağlanmıştır. Selestitin çözeltiye alınması için uygulanan bir diğer yöntem de, asidik klorürlü çözeltide liçi olmuştur. Saf suda çözünürlüğü oldukça düşük olan selestit HCl (0 – 1 M) ve NaCl (0,5 – 1,5 M) ile hazırlanan çözeltilerde BaCl2 sayesinde çözeltiye alınabilmiştir. Farklı sıcaklıklarda yapılan çalışmalarda en yüksek Sr konsantrasyonu (1931 ppm), 85°C'de 0,5 M HCl ve 1 M NaCl ile hazırlanan çözeltide elde edilmiştir. Çalışmanın ikinci bölümünde, selestitin liçi ile elde edilen Sr yüklü çözeltilerden sodyum karbonat ve amonyum karbonat ile SrCO3 çöktürülmüştür. SrS çözeltilerine her iki karbonat çözeltisi de eklendikten sonra beş dakikadan daha kısa sürede çözeltideki Sr'un tamamına yakını SrCO3 şeklinde çökmektedir. Kullanılan sodyum karbonatın SrS çözeltisindeki stronsiyuma denk konsantrasyonda olması yeterli olmaktadır. Ancak çözelti sıcaklığı yükseldikçe çökelen SrCO3'ın kristallik derecesi artmaktadır. Çöktürme öncesinde amonyum karbonat çözeltisine eklenen % 10 NH3 ve % 1,2 H2O2 çökelme verimini değiştirmemekte fakat SrCO3'ın kristallik derecesini arttırmaktadır. Asidik klorürlü çözeltilere eklenen fazla miktardaki sodyum karbonat, çözeltinin pH'ını yükselterek SrCO3'ın çökelmesini sağlamaktadır. Çözelti pH'ı beşi geçtikten sonra SrCO3'ın çökeldiği tespit edilmiştir. Farklı sıcaklıklarda (25 – 75°C) yapılan çöktürme deneylerinde en yüksek verim (% 99,5) 75°C'de 120 dk sonunda elde edilmiştir. Bu çalışmalara ilaveten; stronsiyum yüklü çözeltilerden karbonat çöktürmeye alternatif olarak selestit cevherinin stronsiyum karbonata direkt dönüşümü gezegen tip bilyalı öğütücüde gerçekleştirilmiştir. Mekanokimyasal dönüşüm verimine öğütme hızı (150 – 450 rpm), öğütme süresi (15 – 120 dk) ve Na2CO3 konsantrasyonunun (1 – 1,5 M) etkisinin incelendiği çalışmalarda en yüksek verim (% 99,7), 300 rpm, 120 dk ve 1,5 M koşullarında elde edilmiştir. Elde edilen SrCO3'ın kalsinasyonu laboratuvar ölçekli döner fırında gerçekleştirilmiştir. SrCO3'a % 15 oranında metalurjik kok ilavesi yapıldığında 1200°C'de kalsinasyon verimi maksimize edilebilmektedir. Çalışmanın son bölümünde, master alaşım üretimi SrO ve SrCO3'ın metalotermik redüksiyonu ile gerçekleştirilmiştir. Metalotermik redüksiyon ile ilgili çalışmalar indüksiyon fırında saf Al veya Al6Mg alaşımlarına SrCO3 ve SrO tozları beslenerek yapılmıştır. Tozların 1200°C'deki sıvı metale beslenmesi, karıştırıcı içinden Ar gazı ile taşınmasıyla gerçekleştirilmiştir. Sistemdeki oksijen kısmi basıncını düşürmek için metal yüzeyine deneyler süresine Ar üflenmiştir. SrO'in saf Al ile redüksiyonu neticesinde % 1,06 Sr içeren master alaşım elde edilirken, Al6Mg alaşımyla yapılan redüksiyon sayesinde % 5,17 Sr içeren master alaşım elde edilmiştir. Elde edilen master alaşımların modifikasyon performansları 725°C'de ergitilen EtiAl 171 alaşımıyla belirlenmiştir. Ticari Al5Sr master alaşım ile aynı performansta master alaşım üretimi gerçekleştirilmiştir.
WC-Co hurdaların yarı-ergimiş tuz elektrolizi ile geri kazanımı
Bu tez kapsamında WC-Co hurdaların geri kazanımı için verimli, ekonomik ve çevre dostu bir proses geliştirilmesi hedeflenmiştir. Bu amaçla literatür çalışmalarının ardından en etkin yöntemler belirlenmiş ve ön deneyler ile bu yöntemler incelenmiştir. Ön deneyler kapsamında sulu sistemde elektroliz, oksidasyon prosesi, nitrat prosesi ve ergimiş tuz elektrolizi deneyleri gerçekleştirilerek WC-Co geri kazanımı için en uygun yöntem belirlenmiştir. Ergimiş tuz elektrolizi ile NaOH, KOH elektrolitleri kullanılarak gerçekleştirilen deneylerde, alkali bileşiklerin WC-Co malzemeleri çözmeden gevrek hale getirdiği görülmüştür. WC-Co hurdaların geri kazanımında en büyük problem malzemelerin çok sert olmasından dolayı öğütülememesidir. Ergime sıcaklığının altında bir sıcaklıkta kristal suyunda çözünen alkali bileşikler içerisinde anodik oksidasyon sırasında hurdalar gevrekleşmektedir. Bu nedenle sisteme "yarı-ergimiş tuz elektrolizi" adı verilmiş ve bu sistemin geliştirilmesi hedeflenmiştir.Yarı-ergimiş tuz elektrolizi deneyleri 250, 325, 400 ºC sıcaklıklarda, 500-2500 A/m2 akım yoğunluklarında ve 30-90 dakika değişen sürelerde, NaOH ve KOH elektrolitleri kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Deneyler sonrası numuneler 15 sn halkalı öğütücüde öğütülmüş ve NaOH-KOH elektrolitinde, 250 ºC, 60 dakika, 1400 A/m2 akım yoğunluğu deney şartlarının numunelerin tamamen öğütülebilmesi için yeterli olduğu belirlenmiş ve 125 µm altında tane boyuta sahip WC-Co tozları elde edilmiştir. Elektroliz işlemi sonucu elde edilen WC-Co tozlarının asidik liç işlemi için 25-60 ºC sıcaklıklarda, 360 rpm karıştırma hızında, 1-120 dakika değişen sürelerde ve 0,5-2 M H2SO4 konsantrasyonlarında deneyler gerçekleştirilmiştir. Deneyler sonucu asit konsantrasyon değişiminin Co çözünme verimine etki etmediği ve 120 dakika, 0,5 M H2SO4, 360 rpm, 70 ºC deney koşullarında Co çözünme verimi %99,64 olarak belirlenmiştir. Asidik liç işlemiyle kobaltın tamamı çözeltiye alınarak saf WC tozları elde edilmiştir. Co(OH)2 çöktürme deneyi NaOH kullanılarak pH değeri 10 ve 25 ºC de gerçekleştirilmiştir. Elde edilen Co(OH)2 tozu amorf yapıda olduğundan daha ileri bir tanımlama yapılamamıştır. Yarı-ergimiş tuz elektrolizi sistemi ile WC-Co hurdaların gevrek hale getirilmesi sağlanmış ve hurdaların geri kazanımında en büyük problem aşılarak dünyada ilk olma özelliğine sahip yeni bir proses geliştirilmiştir. Deneysel çalışmalar sonucu saf WC ve Co(OH)2 geri kazanımı başarıyla gerçekleştirilmiştir.
Investigating the hydrothermal process parameters' effect on the mxoy (M: Ni, Mn, Co) powder properties and evaluating their performances when used as anodes for lithium ion batteries
Today, due to rapid urbanization and industrialization, air pollution has accelerated searches for clean energy. At this point, secondary batteries, which have the ability to be recharged and used repeatedly, become important because they make the energy portable and reusable. Among the alternatives, lithium ion battery stands out for their high energy density, long life, fast chargeability and environmental friendliness. Lithium ion batteries are made of anode, cathode, separator and electrolyte. Their working principle is based on the movement of lithium ions between anode and cathode upon cycling. In lithium ion batteries, lithium (Li) metal was first used as anode material. However, the fact that lithium metal is flammable in air and water the wide commercialization of this battery was prevented. As a solution, first graphite was proposed to replace Li metal in the cell as it is abundant in nature and quite inexpensive. However, the low theoretical capacity of graphite (372 mAh/g) doesn't meet the increasing need for high energy density. Thus, SnO2 (782 mAh/g) anodes have been investigated. But, due to the high stability of Li2O structure resulted from the reaction of oxygen with lithium, the SnO2 electrodes perform low coulombic efficiency. Plus, the rapid degradation of the electrode due to too high volumetric changes and high polarization due to low electrical conductivity of SnO2 prevent their replacement for graphite. Therefore, Sn-Co-C composite anodes were developed by Sony in 2011 to suppress volumetric changes, increase electrical conductivity and support the structural stability of the electrode. Although the system draws attention with its high capacity compared to that of graphite, its capacity is insufficient for rapidly increasing energy demand and the search for alternative anode materials is still ongoing. On the other hand, some of the groups working on alternative anode materials have suggested that transition metal oxides could be used as anode materials. In this context, NiO (718 mAh/g), MnO (755 mAh/g), Mn2O3 (1019 mAh/g), CoO (890 mAh/g) and Co3O4 (890 mAh/g) anodes were investigated, because of their high capacities. But, low electrical conductivities and high volumetric expansion during cycling tests impede their commercialization. To avoid these problems, studies are being carried out on the production of composite metal oxides in different compositions by nano technology. In this sens, various production methods are used. Combustion synthesis method, microwave synthesis method, spray pyrolysis, sol-gel and hydrothermal methods are the main methods. The hydrothermal method is remarkable with its economical structure, its ability to produce nano-sized composite materials with homogeneous and narrow particle size distribution. In addition, this method is preferred due to it is environmentally friendly behavior and compatibility to mass production. In this thesis, we aim to investigate the hydrothermal process parameters' effects on the MxOy (M: Ni, Mn, Co) powder properties and evaluating their performances when used as anodes for lithium ion batteries. For this purpose first NiCo2O4 powders have been produced by hydrothermal method and their use as an anode material in lithium ion batteries has been evaluated. Then, NiMnO3 and NiMnCoO4 powders have been produced as powders to analyze the composition effect of the powder on the electrochemical performance of the electrode. Finally NiMnCoO4 powders have been produced with different amount of NH4F at different calcination temperatures. The results show that by changing hydrothermal process parameters the powder morphology as well as the structure differentiate, leading remarkable differences in the electrochemical performances when used as anodes in lithium ion batteries. Up to now, positive effects of mixed metal oxide composite structures have been proved by different scientists but these structures mostly have been grown directly on nickel foam or carbon cloth. In this thesis, different then traditional approach NiMnCoO4 powders have been produced by hydrothermal method then laminated to fabricate the electrode. In the experimental work, an autoclave of 250 ml has been used to fabricate powders. Then the powders have been treated at 120°C for 12 hours, washed, dried and calcinated (at a heating rate of 5°C/min) at 350°C for 3 hours. The resulting powders have been mixed with 8: 1: 1 ratio of carbon black and binder. The obtained mixture has been coated on the copper foil by lamination method. The coated foil has been dried at 75°C for 24 hours, then rolled and punched at 1.13 cm2. CR 2032 std coin cell has been assembled and the performance of the negative electrode has been measured versus metalic lithium. For each bench of powders, XRD, SEM and EDS analyses have been done to observe the structure and the morphology of the powders. To measure the electrode performance CR2032 cells have been assembled in Ar filled glove box and galvanostatically tested for 50 cycles with different current rates. To discuss the lithiaton mechanism of the electrodes, cyclic voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy have been applied. According to electrochemical test results, it has been found that NiMnCoO4 anode containing 1.5 mmol NH4F and calcinated at 250 ̊ C has better electrochemical performance than the others. Cobalt in the NMCO structure, increases the capacity of battery and manganese in the structure improves the stability of the system also nickel increases the rate performance of the system. It is known that, compared with ternary metal oxides, the mixed metal oxides attract interst due to their higher redox activity, also by reducing the amount of NH4F, a rod-liked surface morphology has been obtained, and the rising of thickness of these rods has been prevented by decreasing the calcination temperature from 350 ̊ C to 250 ̊ C. In this way, a significant improvement in battery performance has been achieved the capacity of 475 mAh/g.
Kalsine dolomit redüksiyonunda geri dönüşüm ürünü alüminyum kullanımının etkisi
Magnezyum metal üretimi için bugüne kadar birçok yöntem geliştirilmekle birlikte günümüzün hakim teknolojisi, vakumda metalotermik yöntem ile üretimdir. Redükleyici olarak ferrosilisyumun kullanıldığı bu yötem halen tekno-ekonomik olarak geliştirilmeye açıktır. Bu çalışmada redükleyici maddeye alternatif olarak alüminyum seçilmiştir. Alüminyum tüketiminin de hızla artması, üretim artıklarının da (cüruf) çoğalmasına yol açmaktadır. Alüminyum cüruflarının değerlendirilmesi konusu da günümüzün enerji verimliliği ve çevrenin korunması açısından çok öenm kazanmıştır. Alüminyum cüruflarının zenginleştirilmesi ile elde edilen metalik alüminyumca zengin (%53,50 Al) bu malzemeler redükleyici olarak kullanılarak kalsine dolomitten (%38,97 MgO) magnezyum üretimine etki eden parametreler araştırılmıştır. Termodinamik incelemeler ve stokiometrik hesaplamalar sonrası belirlenmiş karışımlar 1200 - 1300˚C'da 1-6 saat aralığındaki redüksiyon sürelerinde redüklenmiş, redüksiyon ürünü kalıntıdaki magnezyum içeriği ölçülmüş ve bu değerler kullanılarak magnezyum redüksiyon verimleri hesaplanmıştır. Cüruftan üretilmiş metalik alüminyum değeri %53,50 olan zenginleştirilmiş ürün, kalsine dolomit redüksiyon stokiometrisine uygun olarak redükleyici madde olarak kullanılmış, sıcaklık ve süre gibi parametreler optimize edilmiştir. %100 stokiometri Al ilavesi 1300˚C, 6 saat süreyle 1 mbar vakum ortamında gerçekleştirilen redüksiyon işlemiyle redüksiyon sonrası kalıntıda magnezyum içeriği %9,93'e kadar azalmıştır. Bu şartlarda magnezyum redüksiyon verimi %63,22 olarak gerçekleşmiştir. Stokiometrik alüminyum ilave miktarının %150 olarak kullanıldığı 1300˚C'de 6 saat süreyle yapılan deneyde kalıntıdaki Mg içeriği %5,31'e azalmış redüksiyon verimi ise %80,81 olarak hesaplanmıştır. Benzer şartlarda CaF2 ilavesi ile 240 dakika süre ile yapılan deneyler sonucunda ise redüksiyon verimi %90,87 ye kadar artırılabilmiştir. Bu durum alüminyum endüstri atığı cüruftan elde edile metalik alüminyumca zengin ürünün yüksek verimle magnezyum üretiminde kullanılabileceğini göstermiştir.
BaO-CeO2-SrO üçlü oksit sisteminde faz dengelerinin deneysel incelenmesi
Gelişen dünya teknolojisiyle beraber enerjiye olan ihtiyaç günden güne artmaktadır. Sanayinin insan hayatındaki önemli yeri var olmaya başladığından beri, enerji vazgeçilmez bir ihtiyaç haline gelmiştir. Enerji üretimi doğadaki karbon kaynaklarının kullanılmasıyla başladıysa da sonrasında fosil yakıtların kullanılması ile devam etmiştir. Fakat yanma sonucunda ortaya çıkan gazlar ve atıklar çevre için ileri seviyede tehlike oluşturmaktadır. Tüm bu sebeplerden ötürü insanoğlu yenilenebilir, sürekli ve temiz enerji üretmeyi kendine hedef kılmıştır. Bu hedef doğrultusunda bugün güneş panellerinden elektrik üretimi, rüzgar türbinlerinden enerji eldesi gibi birçok yöntem keşfedilmiştir. Yakıt hücreleri temiz enerji üretirler ve yakıt beslemesi ile sürekli enerji üretebilirler. Çevre dostu olan bu sistemler aynı zamanda yüksek verimle çalışırlar. Yakıt hücreleri kimyasal enerjiyi elektrokimyasal ve sürekli olarak elektrik enerjisine çeviren cihazlardır. Bir pil sistemi gibi anot, katot ve bunların elektrokimyasal olarak tepkime vermesini önleyen iyon ya da proton taşıma özelliği bulunun elektrolitlerden oluşur. Yakıt olarak hidrojen, karbonmonoksit, metanol, karbondioksit ve su karışımı tarzında yakıtlar kullanır. Yakıt hücrelerinde atık olarak su oluşur. Katı oksit yakıt pilleri, yakıt pillerinin içerisinde aşağıdaki avantajlardan dolayı en çok tercih edileni olmuştur; Tüm bileşenleri katıdır. Bu yüzden elektrolit kaybı ya da elektrot korozyonu söz konusu değildir. Yüksek sıcaklıkta çalıştığından yüksek fiyatlı katalizörlere (platin ya da rutenyum gibi) gerek kalmaz. Yüksek sıcaklıkta çalıştığından impurite toleransı fazladır. Doğalgaz yakıt olarak kullanılabilir. Atıkları çevreye duyarlıdır. Katı oksit yakıt pillerinin avantajları olduğu gibi dezavantajları da vardır. Bunlar; Yüksek maliyetli kurulum, Karmaşık imalat yapısı, Yüksek sıcaklıkta çalıştığından dolayı elektrolit, anot ve katodun termodinamik olarak dengede tutulma ve operasyon şatlarında çalıştırma zorluğudur. Katı oksit yakıt pillerinde yüksek çalışma sıcaklıklarını düşürmek ve iletkenliği arttırmak için farklı elektrolitler kullanılmıştır. BaCeO3, SrCeO3, BaZrO3, CaZrO3, Y2O3 ve SrZrO3 bunlara örnek olarak gösterilebilir. Bu seramiklerin en önemli özellikleri iyi iletken olmalarıdır. Yakıt pillerinin çalışma sıcaklıklarının yüksek sıcaklıklara kadar çıktığı düşünülürse, bu sıcaklıklardaki malzeme davranışını anlayabilek için termodinamik incelemeler gerekmektedir. Bileşiklerin yüksek sıcaklıklardaki davranışını izlemek için literatürde yapılmış birçok çalışma bulunmaktadır. Faz diyagramlarının oluşturulması, izotermal kesitlerin belirlenmesi bu açıdan önemlidir. Bu çalışmada anot, katot ve elektrolit çalışmasını optimize edebilmek ve ara yüzeyde oluşabilecek sorunları giderebilmek adına literatürde ilk kez BaO-SrO-CeO2 üçlü faz sistemi incelenmiştir. Bu üçlü sisteme literatürde daha önce rastlanmamıştır. Üçlü faz diyagramı oluşturulurken XRD, SEM ve EDS analizleri kullanılmıştır. Hazırlanan numuneler (BaxSr1-x)CeO3 perovskit yapısına göre hazırlanmış ve karakterize edilmiştir. Katı hal reaksiyonu ile hazırlanan numuneler, BaCeO3, CeO2, SrCO3 tozlarının alkol ile gezegen değirmen kullanılarak 300 rpm ve 3,5 saat parametreleri ile karıştırılmıştır. 150 °C de 24 saat kurutulan karışım, 775 °C de 8 saat ve 1100 derecede 12 saat kalsine edilmiştir. Tozlar soğuk izostatik pres ile 400 MPa basınç altında preslendikten sonra peletler oluşturulmuş, 1100 °C, 1200 °C, 1300 °C de 48 saat sinterlenmiştir. Baryumca zengin taraflarda hedef bileşene ulaşılamadığından sol-jel yöntemi ile ilgili bölgeden 10 adet numune sentezlenmiş ve aynı kalsinasyon ve sinter sıcaklıkları ile numuneler oluşturulmuştur. Ardından faz diyagramının değişik bölgelerinden numunelerin karakterizasyonu XRD, SEM ve EDS yöntemleri ile gerçekleştirilmiş ve öngörülen izotermal kesit oluşturulmuştur. Sonuç olarak, tez kapsamında literatürde ilk kez (BaxSr1-x)CeO3 faz diyagramı 1300 °C izotermal kesitinde çizilmiştir. Sıcaklığın çözünürlük üzerindeki etkisinin sınırlı olduğu gözlemlenmiştir. İzotermal kesit içerisinde 3 fazlı bölgeler, çift fazlı bölgeler ve tek fazlı bölgeler tespit edilmiştir. (BaxSr1-x)CeO3 kompozisyonunda yapılan 0.1 mol değişimler ile bu bölgedeki çözünürlük sınırları anlaşılmaya çalışılmıştır. 1300 °C için yapılan karakterizasyonlar sonucunda belirli bölgelerde (Ba,Sr)O3 katı eriyiğine rastlanmıştır. Baryum içerisinde stronsiyum çözünürlüğünün fazla, stronsiyum içerisinde ise baryum çözünürlüğünün az olduğu tespit edilmiştir. Faz diyagramının seryum yoğun bölgesinde (Ba,Sr,Ce)O3 katı eriyiği tespit edilmiş olsa da seryum içerisindeki baryum ve stronsiyum çözünürlüğünün sınırlı olduğu anlaşılmıştır. Ayrıca faz diyagramının stronsiyum yoğun bölgelerinde SrCeO3 fazının yanı sıra Sr2CeO4 katı eriğine rastlanmıştır. İzotermal kesit içerisinde baryum yoğun olarak üretilen numunelerde, baryumun hidratlaşmaya karşı gösterdiği düşük dayanım sebebi ile hacim artışı meydana getirdiği ve bu sebeple mukavemetinin düşük olduğu gözlemlenmiştir.
Ti-6Al-4V alaşımının SPS ile sinterlenmesinde ısıtma hızı ve atmosferin etkisi
Yeryüzü kabuğunda en çok bulunan metaller arasında olan titanyum sahip olduğu başta üstün korozyon direnci ve yoğunluğuna oranla yüksek mukavemeti sayesinde kendisine geniş kullanım alanı bulmaktadır. Biyouyumlu bir malzeme olması biyomalzeme olarak kullanılmasına da olanak vermektedir. Yüzey görünümü ile estetiğin ön plana çıktığı alanlarda da kullanılabilmektedir. Titanyum sahip olduğu birden fazla kristalografik yapı ile allotropik özellik gösteren bir elementtir. Oda sıcaklığında, α titanyum olarak da adlandırılan hegzagonal sıkı paket (HSP) yapıya sahiptir. Yapısı 882±2°C'de β titanyum olarak adlandırılan hacim merkezli kübik (HMK) formuna dönüşür. Ham titanyum üretiminde en çok kullanılan teknik Kroll Prosesi'dir. Kroll Prosesi dışında Hunter prosesi, Cambridge prosesi ve Armstrong prosesi de diğer bilinen tekniklerdendir. Titanyum alaşımları arasında en yaygın kullanım alanına sahip olan alaşım Ti-6Al-4V alaşımıdır. Ti-6Al-4V alaşımı uçak gövdelerinde, uçak motorlarında, otomobil motorlarında, buhar türbinlerinde, ısı dönüştürücülerde, sondaj borularında, implantlarda ve spor ekipmanlarında kullanılmaktadır. Ti-6Al-4V alaşımı ağırlıkça % 6 oranında fazı stabilizörü olan Al ve % 4 oranında fazı stabilizörü olan V içeren bir + alaşımıdır. Ti-6Al-4V alaşımı döküm, dövme ve toz metalurjisi yöntemleriyle elde edilebilmektedir. Gerçekleştirilen mekanik ve termal proseslere bağlı olarak eş eksenli, bimodal veya lamelar yapıda mikroyapı elde edilebilmesi mümkündür. Elektrik Akımı Aktivasyonlu/Destekli Sinterleme (ECAS) tekniklerinden biri olan Spark Plazma Sinterleme (SPS) yönteminde; düşük voltaj ile eş eksenli basınç altında, atımlı doğru elektrik akımı uygulanır. Atımlı (puls) Elektrik Akım Sinterlemesi (PECS) ve Alan Destekli Sinterleme tekniği (FAST) isimleri ile de anılmaktadır. Spark plazma sinterleme tekniğinde, basınç ve sıcaklığa ilave olarak uygulanan atımlı akım; Joule ısıtma etkisi ile iletken malzemenin sıcaklığının artmasını sağlar. SPS tekniğinde uygulanan mekanik, termal ve elektriksel etkiler ile ısı sadece kompakt haldeki toza makroskopik düzeyde homojen bir şekilde hacimsel olarak dağılmakla kalmaz; aynı zamanda mikroskobik düzeyde de toz partiküllerinin temas noktalarında dağılır. Böylece sinterlenme daha hızlı gerçekleşmektedir Gerçekleştirilen bu tez çalışmasında ortalama tane boyutu yaklaşık olarak 25 µm olan önalaşımlı Ti-6Al-4V tozları spark plazma sinterleme metoduyla sinterlenmiştir. Sinterleme için İstanbul Teknik Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü'nde bulunan Dr. Sinter 7.40MK-VII model SPS cihazı kullanılmıştır. Sinterleme, kalıplanmış toz numunelerin 50MPa basınç ile 1000°C sıcaklıkta 5 dakika bekletilmesiyle gerçekleştirilmiştir. Isıtma hızının etkisinin incelenmesi amacıyla deneyler 50°C/dk, 100°C/dk, 200°C/dk ve 250°C/dk ısıtma hızları ile gerçekleştirilmiştir. Vakum ortamında gerçekleştirilen deneyler argon gazı ortamında da tekrarlanmıştır. Böylece vakum ve argon gazı kullanımının süreç üzerindeki etkisi de incelenmiştir. Sinterleme sonrasında elde edilen numuneler yüzeylerinin temizlenmesi için kumlanmıştır. Kumlama sonrasında numuneler kesilmiştir. Kesilen numunelerin rölatif yoğunluklarının hesaplanabilmesi için Arşimet prensibine göre yoğunlukları ölçülmüştür. Ölçülen gerçek yoğunluğun Ti-6Al-4V alaşımının teorik yoğunluğu olan 4,43g/cm3değerine oranlanmasıyla rölatif yoğunluk hesaplanmıştır. Kesilen numunelerin sertlik ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Mikroyapı analizi için parlatma ve Kroll çözeltisi ile dağlama sonrasında optik mikroskopta numuneler incelenmiştir. Çekme testi ile çekme dayanımı ve % uzama değerleri belirlenmiştir. Özellikle havacılık ve otomotiv sektörlerinde kullanılan Ti-6Al-4V alaşımlarının lamelar mikroyapıya sahip olması beklenmektedir. Standartlara göre Ti-6Al-4V alaşımının en az 900 MPa çekme dayanımına ve en az %10 uzamaya sahip olması istenmektedir. Bu çalışmada standartlarca belirtilen bu değerlere hangi koşullarda ulaşılabileceği incelenmiştir. Gerek vakum gerekse argon ortamında gerçekleştirilen tüm ısıtma hızları (50°C/dk, 100°C/dk, 200°C/dk ve 250°C/dk) ile lamelar α + β faz yapısının elde edildiği görülmüştür. Vakum ortamında 50°C/dk ısıtma hızıyla gerçekleştirilen sinterleme neticesinde %99,15 rölatif yoğunluğa ulaşılmıştır. 100°C/dk, 200°C/dk ve 250°C/dk ısıtma hızlarıyla gerçekleştirilen sinterleme sonucunda elde edilen rölatif yoğunluklar sırasıyla %98,56, %96,23 ve %96,07 olmuştur. Vakum ile gerçekleştirilen deneylerde 50°C/dk, 100°C/dk, 200°C/dk ve 250°C/dk ısıtma hızları ile sırasıyla 335,4±4,8 HV; 333,2±3,2 HV; 325,2±4,7 HV ve 323,2±4,3 HV sertlik değerleri elde edilmiştir. Isıtma hızının 50°C/dk ve 100°C/dk olduğusinterleme işlemlerinde numunelerin çekme dayanımları sırasıyla 903,54 ve 1077,13 MPa olarak elde edilmiştir. 200°C/dk ve 250°C/dk ısıtma hızlarında ise çekme dayanımları sırasıyla 860,69 ve 815,79 MPa değerlerinde kalmıştır. Dört farklı ısıtma hızında da numunelerin çekme testi sonucundaki %uzama değerleri %10'un üzerindedir. Argon ile gerçekleştirilen sinterleme işlemlerinde 50°C/dk ısıtma hızında %99,64; 100°C/dk ısıtma hızında %99,36; 200°C/dk ısıtma hızında %99,25 rölatif yoğunluk değerleri elde edilmiştir. 200°C/dk ısıtma hızında ise rölatif yoğunluk %96,31'de kalmıştır. Argon altındaki deneylerde 50°C/dk, 100°C/dk, 200°C/dk ve 250°C/dk ısıtma hızları ile sırasıyla 340,8±3,7 HV; 337,6±2,9 HV; 332,4±2,4 HV ve 330,2±3,7 HV sertlik değerleri elde edilmiştir. Argon altında 50°C/dk ve 100°C/dk ısıtma hızlarında sinterlenen numunelerin çekme dayanımları sırasıyla 914,68 ve 913,41 MPa ile 900 MPa'ın üzerinde olmuştur. 200°C/dk ve 250°C/dk ısıtma hızlarında ise çekme dayanımları sırasıyla 897,96 ve 850,33 MPa ile 900 MPa değerinin altındadır. Tüm ısıtma hızlarında numunelerin çekme testi sonucundaki %uzama değerleri %10'un üzerindedir. Isıtma hızının artmasıyla birlikte rölatif yoğunluk değerlerinin hem vakum altında hem de argon gazı altında azaldığı görülmektedir. Yoğunluk değerlerine paralel olarak ısıtma hızının artmasıyla beraber sertlik değerleri de azalmaktadır. Aynı şekilde çekme dayanımı da artan ısıtma hızıyla azalmaktadır. Ancak bu durumun bir istinası olarak vakum altında 100°C/dk ısıtma hızında 1077,13 MPa değeri ile en yüksek çekme dayanımının elde edildiği görülmüştür. Argon altında gerçekleştirilen sinterleme neticesinde çekilme değerlerinin daha yüksek olmasının bir sonucu olarak vakum ortamına göre daha yüksek yoğunluk değerlerine sahip numuneler elde edilmiştir. Yoğunluğun daha yüksek olmasına bağlı olarak sertlik değerleri ve çekme dayanımları da argon atmosferinde gerçekleştirilen deneylerde daha yüksektir. Ancak üstte de bahsedildiği üzere vakum ortamında 100°C/dk ısıtma hızında elde edilen 1077,13 MPa'lık çekme dayanımı bir istisnadır. Sinterlemenin vakum yerine argon atmosferi altında gerçekleştirilmesi ile SPS'te plazma ve spark etkisinin daha yüksek olduğu ve bunun sonucunda daha yüksek yoğunlukta ve daha iyi mekanik özelliklere sahip numuneler elde edildiği düşünülmektedir. Özellikle otomotiv ve havacılık sektörlerinde lamelar α + β yapısına, en az 900 MPa ve %10 uzama özelliklerine sahip olan Ti-6Al-4V alaşımları tercih edilmektedir. Bu özelliklere ve %99'un üzerinde rölatif yoğunluğasahip Ti-6Al-4V alaşımının, 50°C/dk ısıtma hızıyla vakum altında; 50°C/dk ve 100°C/dk ısıtma hızlarıyla argon atmosferi altında gerçekleştirilen Spark Plazma Sinterlemeyöntemiyle elde edilebildiği görülmüştür.
Bakır alaşım elementinin paslanmaz çeliklerin mekanik özelliklerine etkisi
Özellikle diğer çelik türlerine kıyaslandığında insanla en fazla etkileşimi olan çelik türü paslanmaz çeliklerdir. Günümüzde beyaz eşyadan, mutfak uygulamalarına, otomotiv sektöründen, sağlık ve gıda sektörüne kadar hemen hemen bir çok alanda paslanmaz çelikler yaygınca kullanılmaktadır. Kişi başına düşen paslanmaz çelik tüketimi bugün ülkeler arasında gelişmişliğin bir göstersi olarak tanımlanmaktır ve ülkemizde de her yıl tüketimi artan ürün grupları içerisinde yer almaktadır. Paslanmaz çeliklerin tüketiminin hızla artması piyasada rekabet üstünlüğü kazanmak için üründeki beklentileride artırmıştır. Özellikle üretilmesi daha zor olan daha karmaşık yapıya şekillendirilebilen, şekillendirme performansı yüksek paslanmaz çeliklere talepler artımıştır. Standart uygulamalarda özellikle östenitik paslanmaz çeliklerin şekillendirme kabiliyetini artırmak için yapı içinde var olan nikel elementi artırılarak performans artışı beklenmiştir ancak görece nikel elemenitinin birim fiyatının yüksek olması alternatif olarak bir başka elementin kullanabilirliğini sorgulatmıştır. Bu çalışmada şekillendirme performansını artıran nikel alaşım elementi yerine alternatif olarak yine bir östenit yapıcı ve görece ucuz olan bakır alaşım elementi kullanılmış olup, test sonuçlarında malzemenin mekanik özellikleri ve şekillendirme kabiliyetinin değerlendirilmesi hedeflenmiştir. Test için iki farklı numune grubu oluşturulmuştur. Numunelerden biri standart östenitik paslanmaz çelikken diğeri ağırlıkça yaklaşık %2 kadar bakır içeren östenitik paslanmaz çeliktir. Numuneler benzer parametreler altında haddeleme, tavlama ve sonlandırma gibi üretim aşamalarından geçirilerek ilave edilen bakır alaşım elementinin malzeme üzerindeki mekanik özelliklerin ve metalografik özelliklerin değişimini incelenmek üzere test edilmiştir. Yapılan testler sonucu bakır ilavesi yapılan östenitik paslanmaz çeliklerin akma dayanımı ve çekme dayanımı düşerken yüzde uzama değeri artmış ve sertlik değeri düşmüştür. Derin çekme testi ile yapılan testler sonucu ise bakır ilavesi yapılan östenitik paslanmaz çeliklerin şekillenebilme kabiliyetinin arttığı tespit edilmiştir. Metalografik testler sonucu tane boyutu, yapısı ve dağılımında belirgin farklılık gözlenmemiştir. Sonuç olarak östenitik paslanmaz çelik malzemelerde bakır alaşım elementinin ilavesi yapının süneklik özelliklerini ve sac malzemelerde şekillendirme kabiliyetini artırmıştır ;ancak korozyon özelliklerinde zayıflığa neden olmuştur. Korozyon özellikleri henüz tam olarak incelenememiş olup bu çalışmada kapsam dışında tutulmuş olup ileriki çalışmalarda detaylı incelenmesi hedeflenmiştir.