292
Arşivlenen Tez
0
DOI Atanmış
0%
DOI Oranı
Anabilim Dalı
Eklemeli imalat ile üretilen AlSi10Mg alaşımında korozyon davranışı ile mekanik performansın optimizasyonu
Seçici lazer ergitme (SLE) yöntemi ile üretilen AlSi10Mg alüminyum alaşımının havacılık sektöründeki kullanımı, hafif ve yüksek mukavemetli bir alaşım olması sebebiyle, günden güne yaygınlaşmaktadır. SLE yöntemi tasarım özgürlüğü ve karmaşık yapıların üretilebilirliğini sağladığı için tercih edilmektedir. Bu çalışmada, SLE yöntemi ile üretilen dikey ve yatay tarama stratejisine sahip AlSi10Mg alaşımının korozyon davranışı hem ısıl işlem uygulanmamış hem de T6 ısıl işlemi uygulanmış olan numunelerde, malzemenin uygulama alanları ve uygulamada maruz kalacağı şartlar göz önünde bulundurularak ağırlıkça yüzde 5 NaCl çözeltisi içeren 35 santigrat derecedeki tuz kabininde, 200 santigrat derecedeki açık atmosfer fırınında ve 25 santigrat derecedeki Aeroshell 555 yağı içerisinde incelenmiştir. Bununla birlikte mekanik performansın incelenmesi için sertlik testi ile soğuk (25 santigrat derece) ve sıcak çekme (100 ve 200 santigrat derecede) testleri de yapılmıştır. Aeroshell 555 yağı içerisinde ve 200 santigrat derecede 30 gün boyunca uygulanan korozyon testleri sonucunda tarama yönü ve ısıl işlem koşulundan bağımsız olarak herhangi bir oksitlenme ya da korozyon gözlemlenmemiştir. Tuz çözeltisi içerisinde gerçekleştirilen korozyon testleri sonucunda ise yatay tarama yönünde üretilip T6 ısıl işlemi uygulanmış numunenin en yüksek korozyon direncine sahip olduğu görülmüştür. Öte yandan, mekanik performans testlerinde tarama stratejisinin önemli bir etken olmadığı fakat T6 ısıl işleminin sertlik değerlerinde ve dayançta artış meydana getirdiği görülmüştür.
Production of mosib alloys by spark plasma sintering method
This study investigates the fabrication of MoSiB alloys, which consist of a three phase mixture: molybdenum solid solution (Moss) and the intermetallic phases Mo3Si (A15), Mo5SiB2 (T2), and Mo5Si3 (T1). The goal is to produce both undoped and SiC whisker-doped compositions using spark plasma sintering (SPS). This process examines the formation of intermetallics and the distribution of whisker-based additives within the microstructure. Powdered samples were mixed using a ball mill and an ultrasonic bath, then sintered at 1600°C under a coaxial pressure of 40 MPa for 30 minutes. This temperature corresponds to the isothermal temperature in the MoSiB phase diagram. Although intermetallic phases formed, the samples did not achieve the theoretical density. The Vickers hardness values ranged from 13.84 to 18.10 GPa, and the fracture toughness values ranged from 1 to 3 MPa·m1/2. The inclusion of SiC whiskers increased the hardness but also resulted in higher porosity. Oxidation and microstructural stability tests were conducted at 1300°C in air, with four cycles of 6 hours each followed by approximately 2 hours of cooling. The results showed that the stability of these samples was comparable to the best values reported in existing literature.
Farklı yangın geciktirici bileşim oranlarının kauçuk köpüklerinin aleve dayanımı üzerine etkisi
Binalarda yalıtım amacıyla kullanılan akrilonitril bütadien (NBR) kauçuk köpükleri kimyasal yapıları nedeniyle oldukça yanıcıdır. Okul, hastane, tren, alışveriş merkezi gibi insan sayısının fazla olduğu yapılarda da enerji tasarrufu amacıyla sıklıkla kullanılmaktadır. Yapılan araştırmalarda, yangın sırasında ölümlerin büyük çoğunluğunun yanarak değil, oluşan toksik gazlar sebebiyle zehirlenerek meydana geldiği sayısal verilerle gösterilmiştir. Bu çalışmanın amacı yapılarda kullanılan kauçuk köpüklerinin yangın dayanımını arttırmak ve yangın sırasında oluşan duman oluşumunu azaltmaktır. Sektörde yangın dayanımı için kullanılan alev geciktiriciler düşük maliyetleri, az miktarlarda bile etkili olmaları ve sektörde kolay bulunabilirlikleri sebebiyle halojenli alev geciktiricilerdir. Halojenli alev geciktiricilerin çevre ve insan sağlığı için oldukça zararlı etkileri olmaktadır. Bu sebeple bu çalışmada halojensiz alev geciktiricilerden alüminyum trihidroksit (ATH) ve amonyum polifosfat (APP) kullanılmıştır. 195 phr (yüz parça kauçuk) ATH miktarına ek olarak Exolit AP 422 marka APP'den 20 ve 40 phr eklenmiş, Exolit AP 760 marka APP'den ise 20 phr eklenmiştir. Numunelerin LOI (Limitli Oksijen İndeksi), TGA (Termogravimetrik Analiz) ve konik kalorimetre analizleri yapılmış ve sonuçlar değerlendirilmiştir.
CD4MCuN ve 1.4468 kalite dubleks paslanmaz çeliklerin mikroyapısal değişimlerinin mekanik özellikleri, korozyon ve aşınma dayanımlarına etkisinin incelenmesi
Dubleks paslanmaz çelikler, içeriğinde östenit ve ferrit fazını aynı anda bulundurduğu için yüksek mekanik ve korozyon dayanımı gibi özellikleri sağlamaktadır. Bu özelliği sayesinde denizcilik, maden endüstrisi ve petrol gibi alanlarda tercih edilmektedir. Östenit ve ferrit fazının neredeyse birbirine yakın olması optimum özellikler için tercih edilirken, temel fazlarının yanında beliren sigma (σ), chi (χ), Cr2N ve CrN gibi çökelen ikincil fazlar mekanik özellikleri genellikle düşürdüğü için dubleks paslanmaz çeliklerin üretimindeki en büyük problem olarak karşımıza çıkmaktadır. Bu çalışma, CD4MCuN ve 1.4468 kalite dubleks paslanmaz çeliklerin döküm yöntemiyle üretilmesini ve bu süreçte meydana gelen mikro yapısal değişimlerin mekanik özellikler, korozyon direnci ve aşınma dayanımı üzerindeki etkileri incelenmiştir. Dökülen parçalara 1050-1150°C'de çözeltiye alma ısıl işlemi uygulandıktan sonra mikro yapısal analizleri optik mikroskop (OM), taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve XRD kullanılarak yapılmış olup, faz oranları ve ikincil fazların belirlenmesi bu sayede gerçekleştirilmiştir. Sertlik, çekme dayanımı, çentik darbe ve aşınma direnci test edilerek değişen ısıl işlem sıcaklığının mikroyapı ve dolayısıyla mekanik özellikleri üzerindeki etkisi incelenmiştir. Ayrıca, klorlu ortamdaki (%3,5 NaCl) potansiyodinamik testleri ile dubleks paslanmaz çeliklerin korozyon dirençlerinde faz oranlarının etkisi değerlendirilmiştir. Sonuç olarak, mikroyapı ile mekanik özelliklerin doğrudan ilişkili olduğu, özellikle ferrit östenit oranı neredeyse 1:1 olan numunelerde çoğunlukla optimum değerler elde edilirken, ikincil fazların varlığı nedeniyle korozyon gibi özelliklerde düşüş gözlemlenmiştir.
Atık döküm kumu morfolojisini kullanarak hava araçları için polimer kompozit malzeme geliştirilmesi ve karakterizasyonu
Bu tezde, kuvars ve atık döküm kumu ilavesinin cam fiber/epoksi kompozitlerinin mekanik özellikleri üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Sonuçlar, atık döküm kumu katkılı numunelerin genellikle daha yüksek yoğunluk ve sertlik değerlerine sahip olduğunu göstermektedir. Özellikle 63-100 µm kuvars ilavesi, ortalama sertlik değerini en yüksek oranda artırmıştır. Daha küçük toz taneli kuvars ve atık döküm kumu numunelerinin daha düşük yoğunlukları, küçük partikül boyutlarının aglomerasyon etkilerini artırabileceğini ve boşluklar oluşturabileceğini göstermektedir. Kuvars ve Atık Döküm Kumu katkısı, eğilme gerilmesi ve Young modülünde de belirgin artışlar sağlamış; özellikle 63-100 µm atık döküm kumu numuneleri en yüksek rijitlik ve dayanımı sunmuştur. Kuvars ise benzer sertlik artışları sağlasa da, atık döküm kumu kadar yüksek rijitlik göstermemektedir. Genel olarak, atık döküm kumu katkısının mekanik özelliklerde daha fazla iyileşme sağladığı gözlemlenmiştir. Tezin bulguları, atık döküm kumunun malzeme performansını artırmada kuvarstan daha etkili olduğunu ve optimize edilmiş kompozit malzemeler geliştirilmesinde önemli bir rol oynadığını ortaya koymaktadır
İyonik sıvı katkılı 3D/2D hibrit perovskite güneş hücrelerinin verim ve kararlılığının iyileştirilmesi
Perovskite güneş hücreleri (PSC), yüksek güç dönüşüm verimleri (PCE) ve düşük üretim maliyetleri ile fotovoltaik teknolojilerde devrim yaratmıştır. Ancak, bu hücrelerin uzun süreli kararlılığı ve çevresel dayanıklılığı, ticari uygulanabilirlik açısından önemli bir engel teşkil etmektedir. Bu çalışma, iyonik sıvı (İS) katkılarının PSC'lerin verim ve kararlılığını nasıl iyileştirebileceğini araştırmaktadır. Bu çalışmada, 1-butyl-4-methylpyridinium tetrafluoroborate (BMPyBF₄) iyonik sıvısının 3D/2D hibrit güneş hücrelerinde fotovoltaik performans ve kararlılığa etkisini araştırmaktadır. Cs₀.₀₅(FA₀.₉MA₀.₁)₀.₉₅Pb(I₀.₉Br₀.₁)₃ kompozisyonuna farklı oranlarda BMPyBF₄ katkılanarak optimize edilen hücrelerde XRD, Pole-Figure, GIWAXS, SEM, AFM, KPFM, XPS, UPS, ToF-SIMS, PL ve TRPL analizleri ile yapısal ve elektronik özellikler belirlenmiştir. DFT analizleri, BMPyBF₄'ün perovskite yüzeyi ile güçlü etkileşimler oluşturarak kusur pasivasyonu sağladığını ve yük taşıma bariyerlerini düşürdüğünü ortaya koymuştur. J-V, IPCE, EIS ve Mott-Schottky ölçümleri ile aygıt performansı ve yük taşıma dinamikleri değerlendirilmiştir. Optimum BMPyBF₄ katkı oranında (mmolce %0.5), hücre 1,18 V açık devre voltajı (VOC), 24,37 mA/cm² kısa devre akım yoğunluğu (JSC), %82 dolum faktörü (FF) ve %23,6 maksimum güç dönüşüm verimi (PCE) göstermiştir. ISOS protokollerine göre gerçekleştirilen operasyonel kararlılık testlerinde, kontrol hücresi 500 saat sonunda başlangıç verimliliğinin %33'ünü kaybederken, %0,5 BMPyBF₄ katkılı cihazlar 1000 saat sonunda ilk verimliliğin %99'unu korumuştur. Ayrıca, 65 °C'de termal dayanıklılık testlerinde, katkısız hücrede 100 saatin sonunda %59 kayıp gözlemlenirken, katkılı hücrede 200 saatin sonunda kayıp yalnızca %38 olarak ölçülmüştür. Bu sonuçlar, BMPyBF₄'ün kusur pasivasyonu sağlayarak yük taşıma dinamiklerini iyileştirdiğini ve rekombinasyon kayıplarını azalttığını göstermektedir. Bu çalışma, katkı mühendisliği ile PSC'lerin yük taşıma dinamiklerinin optimize edilebileceğini ve iyonik sıvı katkılarının bu süreçte kritik bir rol oynadığını ortaya koymaktadır.
2 boyutlu malzemelerin termal özelliklerinin makine öğrenmesi ile karakterizasyonu
Fonon etkileşimlerinin doğru bir şekilde tahmin edilmesi, yarıiletken ve yalıtkan malzemelerin termal taşınım simülasyonlarında önemli bir rol oynar. Kuvvet sabitlerinin yoğunluk fonksiyonel teorisi (DFT) ile hesaplanması üzerinden Boltzmann taşınım denkleminin (BTE) iteratif çözümü örgü termal taşınım özelliklerinin tahmini için en güvenilir yöntemlerden biridir. Ancak DFT'nin hesaplama maliyetlerinin yüksek olması sınırlayıcı bir etken olmuştur. Moleküler dinamik (MD) simülasyonları bu duruma bir alternatif olsa da klasik kuvvet alanlarının katı fonksiyonel formu kuvvet hesaplamalarının doğruluğunu olumsuz etkilemektedir. Makine öğrenmesi (ML) teknikleri kullanılarak DFT ve MD simülasyonlarının pozitif yönleri bir araya getirilerek makul hesaplama maliyetleri ile yüksek doğrulukta gerçekçi simülasyonlar gerçekleştirilebilir. Bu amaç doğrultusunda Gaussian Yaklaşım Potansiyeli (GAP) kullanarak 2 boyutlu grafen, silisen ve h-XN (X = B, Al, Ga) için makine öğrenmesi tabanlı atomlar arası potansiyel ürettik. GAP'in doğruluğunu harmonik ve anharmonik kuvvet sabitlerinin göstergesi olan fonon dağılım eğrileri ve örgü termal iletkenliği üzerinden DFT ile kıyaslayarak test ettik. Ek olarak, anharmonik kuvvet sabitlerinin hesaplama maliyetlerini düşürmek için yazılmış olan HIPHIVE Python kütüphanesini kullanarak hem DFT hem GAP için kuvvet sabitleri ürettik. GAP, sadece akustik modları değil aynı zamanda optik modları da DFT doğruluğunda tahmin etmiştir.
Piezoelektrik uygulamalar için kurşunsuz toz kompozisyonu geliştirilmesi
Günümüzde sensör ve dönüştürücülerde yaygın olarak kullanılan Kurşun Zirkonat Titanat (PZT) esaslı seramikler üstün elektriksel özellikleri ve yüksek performansları sebebi ile pek çok alanda tercih edilmektedir. Ancak PZT esaslı seramik yapılar, içerisinde bulundurdukları kurşun sebebi ile çevre ve insan sağlığı açısından ciddi tehdit oluşturmaktadırlar. Bu sebeple kurşunsuz ve PZT esaslı malzemelere alternatif olabilecek kompozisyonlar üzerinde araştırmalar artarak devam etmektedir. Bu kompozisyonlardan olan Bizmut Sodyum Titanat (Bi0,5Na0,5TiO3) esaslı seramikler üzerinde araştırma yapılmakta ve özellikle aktüatör uygulamalarında potansiyel vaat etmektedir. Ancak tek başlarına PZT nin özelliklerini karşılayamamaktadırlar. Bundan dolayı Bi0,5K0,5TiO3 (BKT) ve BaTiO3 (BT) ile ikili, üçlü sistemler oluşturulmakta ve katkılamalarla özellikleri artırılmaya çalışılmaktadır. Bu tez çalışmasında, morfotropik faz sınırında sentezlenen BNT-BKT kompozisyonuna BT eklenerek 0.83(Bi0,5Na0,5TiO3)-0.11(Bi0,5K0,5TiO3)-0.06 BaTiO3 üçlü kompozisyonu elde edilmiştir. Elde edilen bu kompozisyona ağırlıkça %0,1 Mangan katkısı yapılmış olup, SEM ve XRD analizleriyle yapısal özellikleri incelenmiş ve elektriksel özelliklerinin değişimi araştırılmıştır.
L-PDF ile üretilen Ti6Al4V üzerinde ikincil proseslerin etkileri
This study investigate the effects of various post-processes on materials produced by selective laser melting using Ti6Al4V ELI alloy. The aim of the study is to determine the appropriate production flow for design by extracting the effects of different production processes for aerospace applications and to evaluate the outputs. The process in this study adresses the relationship between microstructure characterization and mechanical test results after annealing heat treatment, hot isostatic pressing (HIP), sand blasting and pickling processes applied after additive manufacturing. The fracture mechanism of the alpha layer determined as the original value of the study and the extraction of mechanical test results have been obtained, which will guide the design evaluation of Ti6Al4V additive production parts. In the experimental process, microstructure characterization, fracture surface examination, hardness measurements, porosity measurement, tensile tests and high cycle fatigue (HCF) tests were performed. The material microstructures, fracture surface defect types, hardness values and tensile tests results of the final processes gave results compatible with literature. At the end of the study, it was concluded that the HIP process is neccesary for parts with critical fatigue strength and that approximately 2 times improvement is observed in material life. While no effect of the alpha layer was observed in the tensile test results, it was revealed that the fatigue strength decreased by 15 percent compared to the annealed material. As a result of the thesis study, a material database serving various conditions for titanium additive parts was also created.
Farklı ısıl işlem koşullarında talk katkılı kaplama ile emaye etkileşimlerinin incelenmesi
Emaye, metal yüzeyleri korumak ve estetik kazandırmak amacıyla uygulanan camsı bir kaplamadır. Bu çalışmada, emaye kaplı metal yüzeylere silika bazlı yeni bir kaplamanın uygulanabilirliği araştırılmıştır. Çalışmanın temel amacı, fırın iç yüzeyi veya tepsi gibi emaye kaplamaların kullanıldığı alanlarda pişirme sırasında yüzeye yapışan yemek artıklarının kolay temizlenmesini sağlayacak bir yüzey modifikasyonu geliştirmektir. Bu kapsamda uygulanan silika bazlı kaplama ile hem yüzeyin temizlenebilirliğinin artırılması hem de teflon gibi ilave kaplamaların uygulanabilirliğine uygun bir alt yüzey elde edilmesi hedeflenmiştir. Emaye için yapılan sıcaklık analizleri sonucunda, emayenin yumuşama sıcaklığı 660 °C, çalışma sıcaklık aralığı ise 545–650 °C olarak belirlenmiştir. Bu sıcaklık aralığı, kaplamanın başarılı bir şekilde oluşabilmesi için kritik bir parametreyi ortaya koymaktadır. Bununla birlikte, 600 °C'de 180 dakika süren işlem koşulunda, yüzeydeki bileşenlerin reaksiyona girerek homojen bir kaplama yapısı oluşturduğu görülmüştür. Bu sıcaklıkta elde edilen kaplama hem yüzeye iyi tutunan hem de dayanıklı bir yapı sergilemiştir. Elde edilen bulgular, silika bazlı kaplamaların emaye kaplı yüzeylerde homojen ve kararlı bir yapı sağlayabileceğini ve bu tür yüzeylerin temizlenebilirlik açısından daha avantajlı hale getirilebileceğini ortaya koymaktadır.
Süperalaşımların ve titantum alaşımlarının yüksek hız oksijen yakıt (YHOY) termal sprey yöntemi ile kaplanması
HVOF termal sprey kaplama süreci, yüksek sıcaklık koşullarında çalışan parçaların aşınma direnci özelliğinin sağlanması, oksitlenme ve korozyon direncinin arttırılması ve bu sayede malzemelerin ömrünü uzatmak amacıyla kullanılmaktadır. Bunun için yüksek sıcaklıklarda özelliklerini koruyabilen tungsten karbür kobalt gibi toz malzemeler yüzey uygulanmaktadır. Bu tez çalışmasında, farklı özelliklere sahip tungsten karbür kobalt tozlarının, Nikel ve Titanyum esaslı alaşımlar üzerine HVOF termal sprey kaplama çalışmaları yapılmış olup kaplanmış parçaların mikroyapı ve mekanik özellikleri incelenmiştir. Çalışmada havacılık endüstrisinde kullanılan uçak motoru malzemeleri esas alınmıştır. Kaplama süreci sonrasında sertlik, mikroyapı, çekme, eğme testleri malzemelere uygulanmış, x-ışını difraksiyonu (XRD) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) analizleri ile detaylı olarak incelenmiş ve sonuçları değerlendirilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre mikroyapının iyileştirilmesi ile mekanik özelliklerin olumlu yönde etkilendiği belirlenmiştir. Oksit ikincil fazlar, boşluklar, çatlaklar, ergimemiş tanecikler gibi mikroyapısal kusurların kaplamanın mukavemetini azalttığı bulunmuştur.
Esnek elektronik uygulamalar için nano-ölçekli akıllı ince film ve kaplama malzeme sistemlerinin geliştirilmesi
Birçok farklı alanda uygulamalar için mikrobolometrelerin geliştirilmesi ve büyük ölçekli endüstriyel üretim kapsamında kızılötesi (IR) görüntü teknolojisine yönelik mikrobolometrelerin üretilmesi ile birlikte günlük yaşam ürünlerine ve bilimsel devrime büyük bir etki yapması beklenmektedir. Bu tez, alternatif malzeme arayışında rol alabilecek yeni nesil ince filmlerin geliştirilmesi ve özelliklerinin incelenerek soğutmasız IR mikrobolometreler için uygulama potansiyelinin analizi için yapılan çalışmaları kapsamaktadır. Bu bağlamda, ilk olarak üretim parametrelerinin optimizasyonu ile elde edilen TiAlV ince filmlerin yapısal özellikleri (β fazı) ve elektriksel direnç (64 Ω/sqr) ve özdirenç (148 Ω.cm) değerleri ile birlikte en yüksek film büyüme oranına sahip oldukları göz önüne alındığında potansiyel elektriksel aygıt uygulamaları için uygun bir aday olduğu sonucuna varılmıştır. İkinci kısımda, Soğutmasız IR mikrobolometre için VOx akıllı metal oksit ince filmlerin rijit ve esnek yüzeyler üzerine elde edilmesinde TiAlV ve TiAlVOx ara tampon katmanlarının kullanımı araştırılmıştır. Burada cam ve poliimid (PI) alttaş malzemeleri üzerinde büyütülen TiAlVOx(10 nm)/VOx(50 nm) ince film sisteminde sırasıyla 3,17 ve 2,67 (-%/K) TCR değerleri ile TiAlVOx(10 nm) ince filmin VOx akıllı metal oksitlerin eldesinde ara tampon katmanı olarak kullanılabilecek potansiyele sahip olduğu ortaya koyulmuştur. Son kısımda, farklı oksijen akışı oranlarında Si/SiNx üzerinde geliştirilen TiAlVOx ince filmlerde elde edilen 2 (-%/K) TCR değeri ile birlikte literatürdeki bilinen aktif malzemelere göre çok daha düşük olan elektriksel özdirenç değeri (0,08 Ω.cm), IR mikrobolometre uygulamalarında kullanım potansiyeli olan yeni bir alternatif malzeme elde edildiği sonucuna varılmıştır.
Design and manufacturing of zno nanowire and nanowall structures for energy harvesting via flexible piezoelectric and hybrid nanogenerators in wearable textiles
The increasing demand for wearable technologies has highlighted the need for portable and sustainable energy sources. In this context, piezoelectric and triboelectric nanogenerators stand out due to their ability to convert ambient mechanical energy into electrical energy. Their potential to harvest energy from human body movements enables these devices to serve as sustainable power sources within the ecosystem of wearables. However, the performance of nanogenerators is influenced by factors such as module design, the structure of the active layer, and the electrode-active layer interface. In this thesis, ZnO nanowires and nanowalls synthesized via hydrothermal methods, were systematically investigated within the framework of the synthesis–structure relationship. ZnO nanowall structures providing homogeneous growth, reproducibility, and high electrical output were identified as the main focus of the study. The effects of 0.5–2 at. % doping on the ZnO nanowall structure and, consequently, on piezoelectric performance were evaluated according to structure–property–performance relationships. Furthermore, the crucial roles of module architecture, electrode-active layer interface, and contact type (Schottky/Ohmic) on electrical performance were demonstrated through different module designs. In hybrid nanogenerator designs, the contribution of the triboelectric effect enabled high power generation under low forces, successfully powering an LCD screen. The developed modules were also integrated into a glove, confirming their ability to harvest energy from hand movements. Overall, this study, covering the entire process from synthesis to application, demonstrates the feasibility of ZnO nanowall-based flexible nanogenerators in wearable electronics and presents significant potential for commercialization in the field of energy harvesting.
Düşük şamot içerikli FFC seramik sağlık gereçleri reçetelerinin geliştirilmesi
Seramik sağlık gereçleri; inorganik-metalik olmayan hammaddelerin belirli oranlarda karıştırılarak akışkan bir çamur haline getirilmesi, daha sonra da alçı ve/veya sentetik reçine kalıplarda şekillendirilerek 1200–1250⁰C civarında pişirilen ürünlerdir. Fine Fire Clay (FFC) bünyeler, vitrifiye (VC) bünyelere kıyasla daha düşük deformasyon eğilimine sahip olmakla birlikte su emme oranları daha yüksektir. Düşük deformasyon gereksinimi nedeniyle bu bünyelerin kompozisyonlarında %30-%40 oranında şamot hammaddesi kullanılmaktadır. FFC ürünlerde üretim maliyetlerinde önemli bir etken olan şamot, yüksek sıcaklıkta gerçekleştirilen ısıl işlemler sonucu üretilen maliyetli bir yarı mamul olup, üretim sürecinde ortaya çıkan CO₂, karbon ayak izi açısından da olumsuz bir etkendir. Bu çalışmanın amacı, FFC reçetelerinden şamotun çıkarılması ve/veya reçete kullanım oranının düşürülmesiyle standart FFC reçetesinin teknik özelliklerine paralel ve reolojik olarak SSG üretimine uygun, düşük maliyetli reçete kompozisyonları geliştirmektir. Bu doğrultuda, sistematik bir şekilde kompozisyonlarda feldispat kullanımı kaldırılmış, şamot yerine özlü hammadde oranları artırılmış ve reçetelere wollastonit ilavesi gerçekleştirilmiştir. Yapılan kompozisyonel değişiklikler sonucunda mikroyapıda anortit ve kristobalit fazlarının oluşumu gözlemlenmiş, ayrıca malzemenin piroplastik indeks değeri düşürülmüştür. Çalışma sonucunda, şamot içermeyen ancak endüstriyel standartlara uygun FFC reçeteleri geliştirilmiştir.
Yapısal onarımda kullanılan matrislerde karbon materyal kullanımının incelenmesi
Bu tez çalışmasında, karbon fiber takviyeli polimer (CFRP) kompozit yapılarda uygulanan ıslak serim tamir yönteminde, matrise grafen oksit (GO) katkısının mekanik performans üzerindeki etkileri incelenmiştir. Çalışmanın temel amacı, el yatırması yöntemiyle yapılan tamirlerde GO katkısı sayesinde mukavemet özelliklerini geliştirerek, bu yöntemin prepreg temelli tamirlerle karşılaştırılabilir düzeye getirilmesidir. Bu bağlamda, %0,3, %0,5 ve %2,5 oranlarında sentezlenmiş GO, el yatırması reçinesine ilave edilerek tamir işlemleri gerçekleştirilmiş; katkısız el yatırması ve prepreg onarımlarıyla karşılaştırmalı gerilme mukavemeti testleri yapılmıştır. Elde edilen bulgulara göre, katkısız el yatırması tamiri 282 MPa, prepreg tamiri ise 391 MPa gerilme mukavemeti göstermiştir. %0,3 GO katkısında %26 oranında daha düşük performans sergileyerek prepreg tamir performansına anlamlı düzeyde yaklaşmıştır. Ancak %2,5 oranındaki GO katkısında, yapıda aglomerasyon oluşmuş ve mukavemet %56 oranında azalmıştır. En çarpıcı bulgu, %0,5 oranında GO katkısı içeren numunenin, prepreg tamirine kıyasla yalnızca %0,8 daha düşük mukavemet göstermesi olmuştur. Bu sonuç, el yatırması yöntemiyle yapılan tamirlerin, doğru oranda GO katkısı ile prepreg düzeyine çıkarılabileceğini göstermektedir. Sonuç olarak, GO katkısının belirli oranlarda kullanılması el yatırması yöntemiyle yapılan tamirlerin etkinliğini önemli ölçüde artırabilmektedir. Ancak sahada uygulanabilirlik açısından, GO'nun reçineye önceden, kontrollü şekilde katılması gerektiği belirlenmiştir. Bu çalışma, havacılık ve uzay uygulamalarında CFRP yapıların daha güvenilir ve maliyet etkin şekilde onarılmasına katkı sağlayabilecek yeni bir yaklaşım sunmaktadır.
Taş yününe alternatif ısı ve ses yalıtımına sahip yüksek mukavemetli alçı geliştirilmesi
Bu çalışma, yapı malzemelerinde sürdürülebilir ve yenilikçi alternatiflerin geliştirilmesini hedeflemektedir. Taş yününe alternatif ve üstün özelliklere sahip bir malzeme üretmek amacıyla, alçı bazlı karışımlara cam küre ve granül ve sodyum lauril sülfat (SLS) gibi katkılar eklenmiştir. Malzemenin termal, akustik ve mekanik performansı, bu katkıların farklı oranlarda (10%, 20%, 30%, 40%) ve kombinasyonlarında kullanılmasıyla değerlendirilmiştir. Ayrıca, %1, %2 ve %3 oranlarında SLS ilavesiyle köpüklenme ve gözeneklilik artırılmıştır. Termal iletkenlik ölçümleri sabit 50°C sıcaklıkta, standart kalınlık ve yüzey alanına sahip numunelerle gerçekleştirilmiştir. Akustik özellikler için empedans tüpü yöntemi, mekanik özellikler için ise basma dayanımı testleri uygulanmıştır. Sonuçlar, cam küre, granül ve SLS kombinasyonunun açık ve kapalı gözeneklilik yaratarak termal iletkenliği düşürdüğünü göstermiştir. Bu bulgular, alçı temelli malzemelerin yalıtım sektöründe sürdürülebilir, ekonomik ve yüksek performanslı bir alternatif olabileceğini ortaya koymaktadır.
An investigation of the reusability on ni-based superalloypowders discarded from additive manufacturing
Powders used in additive manufacturing progressively degrade into scrap due to storage conditions and repeated reuse. Although such scrap powders can technically be recycled and reintroduced into additive manufacturing, this practice generally offers economic benefits primarily to powder manufacturers who use scrap powder a raw material. For end users, however, recycling is often not cost-effective. Consequently, it becomes essential to develop alternative processing routes that allow end users to repurpose these scrap powders, thereby extending their usability beyond additive manufacturing applications. This study investigates the feasibility of employing scrap Inconel 718 powder in powder metallurgy and examines how its physical, chemical, mechanical, and metallurgical properties compare to those of virgin Inconel 718 powder.
Uçak bakım-onarım faaliyetlerinde tahribatsız muayene yöntemlerinin kullanımının incelenmesi
Tahribatsız muayene yöntemleri 5 farklı başlıkta incelenmektedir. Bu tahribatsız muayene metotları bakım-onarım faaliyetlerinde önemli bir yer kaplamaktadır. Özellikle havacılık sektöründeki araçların güvenli uçuş yapmalarını sağlarken, bakım-onarım maliyetlerini de düşürmektedir. Eklemeli imalat teknolojisi giderek yaygınlaşan önemli üretim tekniklerinden birisidir. Eklemeli imalat ile üretilen havacılık komponentleri tahribatsız muayene yöntemleri ile uyumlu bir şekilde çalışmakta ve tahribatsız muayene yöntemleri bakım-onarım faaliyetlerini optimize etmektedir. Gün geçtikçe tahribatsız muayene yöntemlerinin uçak bakım-onarım faaliyetlerindeki önemi artmaktadır. Bu tez çalışmasında 7050 T7451 ve 6061 T651 alaşımı olan 2 farklı alüminyum panel üzerinde yapay delikler oluşturulmuş ve sıvı penetrant, ultrasonik muayene ve eddy current metotları ile incelenerek hasarsız tespit yöntemlerinin farklılıkları havacılık bakım parçalarına uygulanmıştır. MRO (Maintenance, Repair, Overhaul) süreçlerinde tahribatsız muayene tekniklerinin kullanılması operasyonel verimliliği, kaliteyi, güvenliği arttırmakta ve maliyetleri azaltmaktadır. Hızla gelişen teknoloji ile NDI (Non-Destructive Inspection) teknikleri de gelişmekte ve MRO süreçlerinin ayrılmaz bir parçası haline gelmektedir.
Farklı ağır oksitler ile katkılandırılmış B2O3-TeO2 cam sisteminin yapısal, optik ve radyasyon soğurma özelliklerinin incelenmesi
Bu araştırmada, radyasyon zırhlama uygulamalarında kullanılmak üzere farklı ağır oksitler ile katkılandırılmış borotellürit cam sistemi çalışıldı. Bu amaçla, öncelikle, xB2O3- (100-x) TeO2, x: molce %0, 5, 10, 15, 20, 25 ve 30; sonrasında, yBi2O3- [(100-y) ((xB2O3- (100-x) TeO2))], y: molce %0, 5, 10, 12.5, 15, 17.5, 20 ve 25; son olarak ise, (100-z) [yBi2O3- ((100-y) (xB2O3- (100-x) TeO2))]- zHMO, z: molce %5 ve HMO: Gd2O3, Ta2O5, Nb2O5, La2O3, Sm2O3, cam sistemleri ikili, üçlü ve dörtlü olarak tasarlandı. BT (BT5 ile BT30 arası), BT20-Bi (BT20-Bi0 ile BT20-Bi25 arası) ve BT20Bi10-HMO (BT20Bi10-Gd5 ile BT20Bi10-W5 arası) kodlu cam serileri, sırasıyla, tartım, karıştırma, eritiş, şekillendirme ve tavlama süreçleri neticesinde başarıyla sentezlendi. Sentezlenen cam serileri, malzeme karakterizasyonu ve radyasyon zırhlama kabiliyeti açılarından birtakım analizlere tabi tutuldu. Böylelikle de fiziksel, yapısal, ısıl, optik ve radyasyon soğurma özellikleri ortaya çıkarıldı. Fiziksel özellikler çerçevesinde, yoğunluk değerlerinin 4.6504 ile 5.5541 g.cm-3 arasında değişkenlik gösterdiği, bununla beraber, artan ağır oksit ilavesiyle yoğunluğun da artırılabilir olduğu görüldü. Yapısal özellikler bakımından, BT serilerinin tümü ile BT20Bi5, BT20Bi10, BT20-Bi12.5, BT20Bi10-Ta5 ve BT20Bi10-La5 numuneleri amorf yapı sergilerken, diğerlerinde kristal faz oluşumları tespit edildi. Ayrıca, bağ yapıları ve titreşim modları irdelenerek, temelde, B-O, B-O-B, Te-O, Te-O-Te, O-Te-O ve Bi-O bağları bulundu. Isıl özellikler açısından BT serileri özelinde yapılan çalışmalarda, camsı geçiş noktası, farklı ısıtma hızlarına bağlı olarak değişkenlik gösterirken, genel olarak 321 ile 348 ⁰C arasında değiştiği görüldü. Ek olarak, kristalizasyon kinetiği çalışmaları yapılarak Ozawa, Kissenger ve Augis-Bennet özelinde kristallenme için gerekli olan aktivasyon enerjisi ve viskoz akış için gerekli olan aktivasyon enerjisi hesaplanarak, bunların, sırasıyla, 161.5 ile 303.2 kJ/mol ve 65.7 ile 596.9 kJ/mol arasında olduğu bulundu. Optik özellikler dahilinde yapılan çalışmalara göre, soğurma eğrilerinde farklı ağır oksit ilavelere bağlı olarak azalmalar meydana geldiği, buna paralel olarak da enerji bant aralığı ve kırınım indisi değerlerinin değişim sergilediği bulundu. Enerji bant aralığının 3.50 eV değerinden düşük olduğu ve kırınım indisinin 2.30 değerinden yüksek olduğu hesaplandı. Malzeme karakterizasyon testleri sonrasında ise, BT20, BT20-Bi10 ve BT20Bi10-Ta5 camlarının en ideal sonuçları beraberinde getirdiği neticesine varıldı. Radyasyon soğurma özellikleri kapsamında, her bir cam serisi teorik açıdan Phy-X/PSD yazılımı ile değerlendirilerek, 0.015 ile 15 MeV foton enerji aralığında, LAC, HVL ve Zeff parametreleri hesaplandı. Artan foton enerjisiyle LAC, HVL ve Zeff parametrelerinin, sırasıyla, azaldığı, arttığı ve azaldığı görülürken, ağır oksit ilavelerin cam serilerine eklenmesiyle bu üç parametrenin iyileşme gösterdiği ortaya çıkarıldı. Öte yandan, ideal sonuçları sağlayan bu cam serilerine deneysel gama ışını spektroskopi testi uygulanarak deneysel radyasyon soğurma özellikleri belirlendi. Deneysel sonuçların, teorik hesaplamalar ile iyi uyum içinde bulunduğu ve bağıl hata payının %0.59 ile %2.91 arasında değiştiği görüldü. 662, 1173 ve 1332 keV foton enerji seviyelerinde yapılan deneysel ölçümler, foton zırhlama uygulamalarında BT20Bi10-Ta5 numunesinin ticari radyasyon zırhlayıcı cam malzemeler ile oldukça rekabet edebilir düzeyde olduğunu gösterdi. Öte yandan, nötron sönümleme uygulamalarında ise, BT20 numunesinin son derece üstün özellikler sergileyerek umut verici bir cam olduğu ortaya çıkarıldı. Tüm bunların neticesinde, rakipleri ile rekabet edebilir nitelikte, özgün ve yenilikçi cam kompozisyonlarına sahip ve farklı radyasyon uygulamaları için çözümler sunabilecek düzeyde borotellürit esaslı cam formülasyonları kapsamlı ve başarılı biçimde ilgili uygulama alanlarına alternatif sunmak üzere ortaya konuldu.
Yeni nesil kurşunsuz radyasyon zırhlayıcı cam malzeme geliştirilmesi ve karakterizasyonu
Bu araştırma kapsamında, teknolojinin gelişmesi sonucu radyasyona maruziyet miktarının artmasıyla, özgün bir reçeteye sahip radyasyon zırhlayıcı kurşunsuz gadolinyum-bizmut-borosilikat (GBBS) cam sistemlerinin araştırılması ve üretilmesi hedeflenmiştir.İlgili numuneler geleneksel ergitme yöntemiyle 1325 ile 1375 derece arasındaki sıcaklıklarda sentezlemiştir. Katkısız haldeki GBBS0 numunesi berrak bir görünüme sahipken, Bi2O3 ve Gd2O3 ilaveleri eklenen diğer numunelerde renk merkezlerine kayma olduğu gözlemlenmiştir. Fiziksel özellikler açısından bakıldığında GBBS0 numunesi 3.3125 g/cm3 yoğunluk değerine sahipken, artan Bi2O3 ve Gd2O3 içerik oranlarıyla birlikte GBBS1 ile GBBS4 numunelerinin yoğunluk değeri sırasıyla 3.5951, 3.8903, 3.9116 ve 3.8613 g/cm3 olarak belirlenmiştir. Tüm cam serilerinin amorf yapıda olduğu tespit edilmiştir. Optik özellikler göz önüne alındığında GBBS0 numunesi en düşük soğurmaya sahipken GBBS2 numunesi ise en yüksek soğurma kabiliyetiyle öne çıkmıştır. Cam serilerinin 662, 1173, 1332 keV foton enerjilerindeki radyasyon zırhlama bulguları irdelendiğinde, GBBS2 numunesi en iyi sönümleme yeteneğini (LAC) 662 keV foton enerjisinde gösterirken, GBBS4 numunesi en iyi sönümlemeyi 1173 ve 1332 keV foton enerji seviyelerinde göstermiştir. Öte yandan belirlenen enerji düzeylerinde görünen artış sebebiyle LAC değerlerinde ise tüm numuneler için düşüş görülmüştür. Son olarak HVL kalınlık değerleri, 662 keV foton enerji seviyesinde 2.090 ila 2.507 cm arasında değişim gösterirken, 1173 ve 1332 keV foton enerjilerinde HVL değerleri 2.850 ile 3.241 cm ve 3.165 ile 3.692 cm arasında değişim göstermiştir. Tüm cam serilerinin içinde GBBS0 numunesinin en düşük RPE değerine sahip olurken, en yüksek değerin GBBS2 numunesinin sağladığı görülmüştür. Yapılan tüm deneysel ve teorik hesaplamaların sonucunda, GBBS2 numunesinin en ideal kurşunsuz radyasyon zırhayıcı cam malzeme gereksinimlerini sağladığı bu tez çalışmasında ortaya konulmuştur.
Katkılı polimerlerle kaplanan kumaşların elektromanyetik kalkanlama özelliklerinin incelenmesi
Modern üretim teknikleri ve geliştirilmiş malzemeler sayesinde katkılı iletken polimerler son yıllarda tekstil sektöründe çok çeşitli uygulamalarda kaplama malzemesi olarak kullanılmaktadır. Günlük hayatta evde ya da iş yerlerinde elektrikli ve elektronik cihazların kullanımı ile birçok insan radyasyona maruz kalmaktadır. Bu elektronik aletlerin yaymış olduğu zararlı ışınlar ise pek çok canlının hayatını olumsuz etkilemektedir. Bu durumu en aza indirmek için yapılan bu tezde, pamuk kumaş numunelerinin katkılı polimerler ile kaplanıp, elektromanyetik kalkanlama derecesini ölçerek, elektromanyetik dalgaların absorbe edilmesi üzerine çalışma yapılmıştır. Katkılı polimer olarak poliüretan (PU) ve polietilen (PE), kalkanlamaya yardımcı malzemeler olarak ise bor oksit (B2O3) ve epoksi reçine kullanılmıştır. PU, PU+B2O3, PE, PE+B2O3olarak 4 farklı komponent analizleri, ışınlamanın yarattığı etkiler spektroskopik yöntemlerle incelenmiştir. Bu çalışmalar, atmosfer şartlarında kimyasal polimerizasyon yöntemi kullanılarak yapılmıştır. Ayrıca kumaşların yoğunluk değerleri hesaplanmıştır. Ham kumaşın yoğunluğu 0.660 g/cm3 olarak bulunmuştur. Bunun yanında işlem görmüş kumaşların yoğunlukları sırasıyla; PU 0.93g/cm3, PU+B2O3 1.097 g/cm3, PE 0.80 g/cm3, PE+B2O3 0.944 g/cm3 olarak ölçülmüştür. Sonucunda da B2O3 maddesinin ilavesiyle kumaşlar üzerinde yoğunlukların daha da arttığı görülmüştür. Bu koşullarda yapılan analizler FT-IR, SEM+EDX, EMSE (Elektromanyetik Kalkanlama Etkinliği)ile irdelenmiştir. FT-IR yöntemi ile yapılan çalışmalarda C-H, C-O, C=C, N-H ve O-H bağları görülmüş olup, karakteristik pikler elde edilmiştir. SEM+EDX ile mikro yapısal özellikler incelenmiştir. Tüm analiz boyunca sadece Karbon (C) ve Oksijene (O) rastlanmıştır. EMSE' de absorbsiyon, yansıma, geçirgenlik ölçümlerine bakılmıştır. Değerler sonucunda PU+B2O3 ile kaplanan kumaşın diğer kumaşlara göre daha iyi kalkanlama yaptığı, 1275 MHz'de 43 dB olduğu sonucuna varılmıştır. Bu değerler profesyonel kullanım için iyi derecede kategorize edilmiştir. Bu bağlamda elde edilen bu olumlu sonuçların hedeflenen çalışmaya bağlı olarak dikkate alınması durumunda önemli katkılar sunma potansiyeli olduğu anlaşılmaktadır.
Seramik yapıştırıcılarında alternatif hammadde ve katkı kullanımının özelliklere etkilerinin araştırılması
Bu tez kapsamında; seramik yapıştırıcının harcındaki formülasyonda geçerli olan çimento ve kalkerin yerine ayrı ayrı ikame edilen tuğla taban külü ve mermer atığının seramik yapıştırıcıda alternatif hammadde olarak kullanılabilmesi amaçlanır. Mermer ocakları ve üretim tesislerinden çıkan mermer atıkları kısmen yeniden kullanılabilir olup, büyük bir kısmı çevrede bertaraf edilmektedir. Endüstride farklı büyüklükteki atıkların yeniden değerlendirilmesi amacıyla yapılan birçok bilimsel çalışma bulunmaktadır. Bu tezde kullanılacak olan mermer atığı ve tuğla taban külünün endüstriyel anlamda reçete maliyetini düşürmesi amaçlanır. Dört farklı bileşenle tertip edilen reçetelere kayma, işlenebilirlik, düzeltilebilirlik, kabuklaşma, su tutma ve çekme mukavemetleri testleri yapılmıştır. Ele geçen verilerde bileşen 1, 2, 3 ve 4 ile hazırlanan reçetelerde sadece bileşen 3 için açık zaman tayini çekme mukavemeti beklenenden daha düşük çıkmıştır. Bileşenlerin uygulandığı reçetelerde kayma miktarı 0,50 mm'nin aşağısında kalmıştır. Belirgin bir artış bileşen 3'teki tuğla taban külü ilavesiyle gözlenmiştir. Ulaşılan veriler ışığında belirlenen miktarlarda kullanılan kimyasalların belirgin farklılıklara neden olmadığı gözlenmiştir. C1TE Sınıfı Seramik Yapıştırıcı ile yapılan deneylerde su miktarı, viskozite, başlangıç yapışma mukavemeti, suya daldırdıktan sonra yapışma mukavemeti değerleri, standarta denk aralıkta değerler olup ulaşılan viskozite değerleri referans değerinin üzerinde çıkmıştır. Isıyla yaşlandırıldıktan sonraki yapışma mukavemeti bileşen 2, 3 ve 4 için istenilen değerden düşük, 30 dakika açık bekleme süresi sonrası yapışma mukavemeti ise referans olan bileşen 1 haricinde bütün bileşenlerde istenilen değerin altında çıkmıştır. Bileşenlerin XRD sonuçları karşılaştırılmıştır.
Nikel esaslı metalik camların kristallenme davranışlarının incelenmesi
Bu çalışmada, Ni-Co-W-B metalik cam alaşım ailesi içerisinde yer alan iki farklı kompozisyon (Ni35,116Co24,184W23,7B17 ve Ni32,75Co22,55W23,7B15Nb6) ele alınmıştır. Çalışma, bu metalik camların kristallenme davranışı üzerine yürütülmüştür. Numune üretiminin ardından farklı ısıtma hızlarında (5, 10, 20, 40 ve 50 K/dk.) diferansiyel taramalı kalorimetre analizi (DSC) yapılmıştır. Isıtma hızının artırılması ile karakteristik sıcaklıklarda (Tg, Tx ve Tp) artış görülmüştür. Özellikle Ni32,75Co22,55W23,7B15Nb6 alaşımının kristallenme basamaklarının ısıtma hızına daha hassas olduğu saptanmıştır. Niyobyum içeren alaşımın aşırı soğutulmuş sıvı bölge aralığının diğer alaşıma göre daha büyük olduğu tespit edilmiştir. Bu durum camlaşma kabiliyetini değerlendirmek için yeterli olmasa da gelişme gösterdiğine işaret etmiştir. Ayrıca daha geniş aşırı soğutulmuş sıvı bölgesinin görülmesi, Nb elementinin varlığı ile ilişkilendirilmiştir. Bu durum, termal kararlılığın gelişimine sağlanan katkının bir göstergesi olarak değerlendirilmiştir. Termal analizler, Nb içeren alaşımın kristallenme bölgelerindeki karakteristik sıcaklıkların Ni35,116Co24,184W23,7B17 alaşımına göre daha yüksek sıcaklıklara kaydığını göstermiştir. Dolayısıyla Ni32,75Co22,55W23,7B15Nb6 alaşımına ait termal kararlılığın geliştiği yönünde izlenim oluşmuştur. Kinetik incelemeler, Kissinger ve Ozawa yaklaşımları kullanılarak yapılmıştır. Yaklaşımların karakteristik sıcaklıklara bağlı fonksiyonları kullanılarak aktivasyon enerji değerleri değerlendirilmiştir. Ni35,116Co24,184W23,7B17 ve Ni32,75Co22,55W23,7B15Nb6 alaşımının birincil kristallenme aktivasyon enerji değerlerinin birbirine yakın olduğu tespit edilmiştir. Ek olarak alaşımların kristallenme başlangıcı ve büyüme sürecini bölgesel olarak değerlendirmek amacıyla yerel aktivasyon enerji değerleri tespit edilmiştir. Ayrıca, Kissinger eşitliğinden faydalanılarak Ni35,116Co24,184W23,7B17 ve Ni32,75Co22,55W23,7B15Nb6 alaşımına ait sürekli ısıtma dönüşüm (CHT) diyagramlarının alt bölümleri teorik olarak saptanmıştır. Teorik hesaplamalara ait dönüşüm diyagramları, belirli sıcaklık-süre ilişkisine ait ısıl işlemler ile doğrulanmıştır. Bu amaçla, tamamen amorf yapıda üretilen numunelere rastgele seçilen farklı sıcaklık ve bekletme süreleri boyunca ısıl işlem uygulanmıştır. X-ışını kırınım analizi (XRD) aracılığıyla her bir numunenin mikroyapısında çökelen fazlar hakkında bilgi edinilmiştir. Isıl işlemi yapılmış amorf numunelerin analizleri, ısıl işlem sürecinde sırasıyla nikel katı çözeltisi (Niss) ve CoWB kristal fazlarının çökeldiğini göstermiştir. Ayrıca, XRD analizinde tespit edilen kristal fazların CHT diyagramlarında yer alan faz sınırı bölgeleri ile uyum sergilediği gözlenmiştir. Son olarak Ni35,116Co24,184W23,7B17 ve Ni32,75Co22,55W23,7B15Nb6 alaşımlarının amorf ve kristallendirilmiş hallerinin mekanik özellikleri hakkında bilgi edinmek amacıyla belirli sıcaklık ve sürelerde ısıl işlem görmüş numunelerin mikrosertlik değerleri ölçülmüştür. Ölçüm sonucu, sıcaklıkla birlikte çökelmiş olan nano boyutlu fazların sertlik değerini kademeli olarak artırdığını ortaya koymuştur. 900K'de 0-500dk. süreleri boyunca ısıl işlemi yapılan Ni35,116Co24,184W23,7B17 alaşımının sertlik değerleri, 1231-1448 HV aralığında ölçülmüştür. Nb katkılı Ni32,75Co22,55W23,7B15Nb6 alaşımının mikrosertlik değerleri ise 1259-1530 HV aralığında ölçülmüştür. Yapı içerisinde yüksek miktarda ve nano boyutta çökelen ultra yüksek sertliğe sahip CoWB fazı kristallerinin sertlik değerlerinde artışa neden olduğu tespit edilmiştir.
Vermikülit katkısının vitrifiye seramik özelliklerine etkilerinin araştırılması
Bu çalışma, vitrifiye seramik üretiminde yerel bir hammadde olan vermikülitin kullanımıyla enerji tasarrufu sağlama ve ürün özelliklerini iyileştirme amaçlarını taşımaktadır. Araştırmada, farklı oranlarda (%0, %5, %10) vermikülit katkısı içeren seramik numuneler hazırlanmış ve bu numunelerin fiziksel ve mekanik özellikleri incelenmiştir. Katkı olarak kullanılacak olan vermikülit önce >1250oC'de ergitilmiş, hızla soğutularak sonrasında vitrifiye massesindeki diğer hammaddeler ile eş boyutta olması için bilyalı değirmende 100 mikron altına öğütülmüştür. Sonrasında ticari vitrifiye massesi ile homojen bir şekilde karıştırılmış ve alçı kalıplara dökülerek etüv içerisinde kurutma işlemine tabii tutulmuştur. Kurutulan numuneler daha sonra 1210o C' de 1 saat pişirilmiştir. Pişirme işlemi tamamlandıktan sonra numuneler, fiziksel ve mekanik özelliklerinin belirlenmesi amacıyla çeşitli testlere tabi tutulmuştur. Hazırlanan numunelerin pişme küçülmeleri, su emme, üç nokta eğme mukavemet ve renk analizleri yapılmıştır. Yapılan analizler sonucunda, vermikülit katkısının vitrifiye seramiklerin fiziksel ve mekanik özellikleri üzerindeki etkileri değerlendirilmiştir.
Ergitici katkıların vitrifiye seramik özelliklerine etkilerinin araştırılması
Bu çalışmada ergitici özellikte tasarlanan frit katkılarının vitrifiye seramik bileşiminde kullanımı ile hazırlanan ve endüstriyel koşullarda pişirilen vitrifiye örneklerinin özelliklerinde en iyi katkı sağlayan frit türü ve oranının belirlenmesi amaçlanmıştır. Bu kapsamda, yerel hammadde kaynaklarından (kuvars, kaolen, magnezya ve kolemanit) fritleştirilen ergitici katkıların endüstriyel vitrifiye massesine değişen oranlarda ilavesi ile hazırlanan örneklerin endüstriyel koşullarda pişirilmesi sonrası nihai teknik özellikleri standartlar dahilinde yapılan testler ile karakterize edilmiştir. Çalışmanın ilk aşamasında, kordiyerit sitokiyometrisine uygun olarak hazırlanan hammadde karışımlarına % 0, 1, 2 ve 3 oranlarında kolemanit ilavesi ile frit bileşimleri oluşturulmuştur ve bu karışımların endüstriyel koşullarda 1500 °C'de ergitilip akabinde hızlı soğutulması ile camsı frit yapılar elde edilmiştir. Çalışmanın ikinci aşamasında, üretilen fritlerin endüstriyel vitrifiye massesine değişen oranlarda (% 0, 1, 2 ve 3) ilave edilmesi ile hazırlanan karışımlar presleme yöntemiyle şekillendirilmiş ve endüstriyel koşullarda pişirilerek (1200 °C) vitrifiye seramik örnekleri elde edilmiştir. Örnekler üzerinde standartlar dahilinde yapılan analiz ve testler ile vitrifiye ürün özellikleri üzerinde frit katkılarının etkileri incelenmiştir. Çalışma sonuçları, frit katkısının camsı faz viskozitesini azaltarak, kuvars kristalleri çözünürlüğünü arttırdığı ve bu sayede müllit fazı oluşumunu arttırdığı ve böylelikle de vitrifiye seramik malzemenin mekanik dayanımını arttırdığını göstermiştir.
Çeşitli bor oksit katkılarının vermikülit esaslı kordiyerit cam-seramik özelliklerine etkilerinin araştırılması
Kordiyerit (2MgO.2Al2O3.5SiO2), MgO-SiO2-Al2O3 sisteminin önemli fazlarından birisidir. Kordiyerit seramikler düşük dielektrik sabiti (ε = 5– 6), yüksek özdirenç (ρ>1012Ωcm) ve çok düşük ısıl genleşme katsayısına (α = 1-2x10-6 °C-1) sahiptir. Bu özellikler, kordiyeritin çeşitli yüksek sıcaklık uygulamalarında ve mikro elektronik endüstrisinde yarı iletken malzeme olarak kullanılabilmesini sağlar. Kordiyerit seramiklerin karakteristik özellikleri, sentezlenmesinde kullanılan başlangıç hammaddelerinin ve sentezleme sonrası mikro-yapılarındaki fazların bileşimi ve yapısı, safsızlıklar ve üretim tekniği gibi birçok faktörden etkilenir. Müllit, korund, spinel, forsterit, ensteatit, kristobalit gibi ikincil kristal fazları genellikle camsı kordiyerit matriks yapısı içerisinde kordiyerit fazı ile birlikte bulunabilir ve bu çok fazlı mikro yapı, kordiyerit seramiklerin nihai özelliklerini belirler. Özellikle, oksit tozların katı hal sinterlemesi ile üretilen kordiyerit seramiklerde, termal genleşme katsayısını artıran kristobalit ve spinel fazları kaçınılmaz olarak kordiyerit fazına eşlik eder. Yüksek yoğunlukta kordiyerit seramik üretimi için aşırı sinterleme uygulaması kristalin kordiyeritin forsterit ve müllit fazlarına ayrışmasına neden olur; bu durum, termal genleşmeyi önemli ölçüde arttırır. Öte yandan, yetersiz sinterleme ise, düşük ısıl genleşme ve yüksek şok direnci için yeterli kristal kordiyerit fazını geliştiremez (Akpinar vd. 2015). Erime noktası 1460 °C olan kordiyeritin çok dar bir sinterleme sıcaklık aralığına (1350-1400 °C) sahip olmasından dolayı sinterlenmesi zordur (Kumar vd. 2015). Çeşitli hammadde karışımlarından oluşan kordiyerit seramikler için tam bir yoğunlaşma elde etmek için, genellikle sinterleme yardımcılarına ihtiyaç vardır. Ancak, devre kartları, katalitik konvertörler ve termal izolatörler gibi çeşitli alanlarda hayati önem taşıyan kordiyeritin kendisine has ısıl ve elektriksel özellikleri, sinterleme katkıları kullanımı durumunda ikincil kristal fazların oluşumu nedeni ile olumsuz etkilenmektedir (Akpinar 2019). Dolayısıyla sinterleme katkılarına duyulan ihtiyaç, safsızlığa duyarlı doğası nedeniyle tek fazlı kordiyerit seramiklerin elde edilmesini oldukça zorlaştırmaktadır (Oliveira ve Fernandes 2002). Kordiyerit ile ilgili yapılmış çalışmalar, sinterleme yardımcıları olmadan sinterleme sıcaklığında ısıtmanın çok zor olduğunu göstermektedir (Thorp ve Hutton 1981). Bu tez çalışmasında, tek fazlı kordiyerit seramik eldesi için, kordiyerit sitokiyometrisine benzer bileşime sahip Vermikülit hammaddesinin iyi ergitici özelliklerine sahip çeşitli bor oksit katkıları (boraks, borik asit, kolemanit) ile saflığı ve nihai ürün teknik özelliklerini önemli ölçüde etkilemeyecek oranda katkılandırılarak ergitilmesi ve sonrasında cam yapıya dönüştürülmesi ve akabinde cam yapının uygun sıcaklıkta kristalizasyonu ile kordiyerit cam-seramik üretimi hedeflenmektedir. Bu kapsamda kullanılan bor oksit katkılarının nihai cam-seramik yapının faz, mikroyapı, fiziksel, mekanik, termal özellikleri üzerinde etkileri araştırılacaktır.
Porselen sofra eşyası sektöründe izostatik presleme basıncının ürün özelliklerine etkisi ve istatistiksel proses kontrol yöntemleri ile incelenmesi
İstatistiksel Proses Kontrol (İPK), ileri teknikler ile gelişmiş ülkelerde teknolojiyi aktif bir şekilde kullanarak üretimde aktif bir yer edinmiştir.Bu çalışmada, porselen sofra eşyası üretiminde farklı izostatik presleme basınçlarının, ürünlerin fiziksel ve mekanik özeliklerine etkileri çeşitli karakterizasyon teknikleri ile incelenmiştir.Çalışmalar Bonna Porselen A.Ş üretim şartlarında üç aşamada gerçekleştirilmiştir. İlk aşamada, Dorst Technologies Presleme makinesiyle üretim şartlarında farklı izostatik basınç değerlerinde numuneler hazırlanmıştır. İkinci aşamada, eş zamanlı olarak üretim numuneleri mevcut proseslerde ilerlemeye devam ederken, aynı reçete ve standart granül yapısı ile AR-GE laboratuvarı şartlarında testler için numuneler hazırlanmıştır. Üçüncü aşamada,yarı mamul ve nihai kalite kontrol sonuçları, izostatik pres basıncına bağlı değişkenler yorumlanmıştır. Bu çalışma sonunda elde edilen bilgiler, izostatik presleme basıncının porselen ürünlerin optimal izostatik pres basıncının belirlenmesi, ürün kalitesini artırmak için kritiktir ve bu çalışma, bu optimal basınç seviyesini belirlemenin önemini vurgulamaktadır. Ayrıca, izostatik basınç değişiminin sürekli olarak izlenmesi ve istatistiksel proses kontrol yöntemlerinin kullanılması, üretim sürecinin istikrarını sağlamak ve kalite standartlarını karşılamak için yüksek önem taşımaktadır.
Frit kompozisyon tasarımı ile cam emayesi uygulama sıcaklığının düşürülmesi
Bu çalışma, frit kompozisyon tasarımı ile cam emayesi uygulama sıcaklığının düşürülmesini hedeflemiştir. Cam emaye kaplamalar, dayanıklılık, estetik görünüm ve korozyon direnci gibi özellikleri nedeniyle yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak, geleneksel yöntemlerde kullanılan kurşun oksit, çevresel ve sağlık açısından riskler taşımaktadır. Bu nedenle, çalışmada, çevreye ve sağlığa zarar vermeyen alternatif malzemeler kullanılarak kurşun oksitin yerini alacak bileşimler araştırılmıştır. Çalışmanın odak noktası, frit kompozisyonundaki bor oksit (B2O3) oranının artırılması ve çinko oksit (ZnO) oranının azaltılması yoluyla ergime sıcaklığının düşürülmesidir. Soda kireç camı üzerine uygulanan farklı frit kompozisyonları termal analiz teknikleri kullanılarak değerlendirilmiştir. Termal özellikler, cam geçiş sıcaklığı (Tg) ve yumuşama sıcaklığı (Ts) ile belirlenmiş, kimyasal dayanım ve yüzey parlaklığı testleri gerçekleştirilmiştir. Sonuçlar, B2O3 içeriğinin artmasıyla Tg ve Ts değerlerinin düştüğünü, kimyasal dayanıklılığın azaldığını ancak çizilme dayanımının arttığını göstermiştir. Kimyasal direnç testleri, özellikle asidik ortamlarda düşük direnç sergileyen örnekler ile ZnO'nun azalmasının direnç üzerindeki olumsuz etkisini ortaya koymuştur. Bu çalışma, cam emaye kaplama proseslerinde enerji tüketiminin azaltılması ve üretim verimliliğinin artırılması açısından önemli veriler sunmaktadır. Elde edilen bulgular, çevre dostu ve enerji verimli cam emaye kaplamalarının geliştirilmesi yolunda önemli adımlar atılmasını sağlayacaktır. Endüstriyel üretim süreçlerinin optimizasyonu, enerji maliyetlerinin düşürülmesi ve sürdürülebilir üretim politikalarının uygulanması açısından büyük bir potansiyele sahiptir.
Sinterleme ile üretilen ni-cowb kompozitlerinin yapı ve özelliklerinin incelenmesi
Bu çalışmada, farklı bor içeriklerine sahip Ni-Co-W-B metalik cam alaşımlarından sinterleme yöntemiyle Ni-CoWB kompozitleri üretilmiş ve bu kompozitlerin mikroyapısal, mekanik ve kimyasal özellikleri sistematik olarak incelenmiştir. Eriyik döndürme yöntemiyle üretilen amorf şeritler öğütülerek toz formuna dönüştürülmüş ve bu amorf tozlar farklı sıcaklıklarda Spark Plazma Sinterleme (SPS) yöntemiyle sinterlenerek yoğunlaştırılmıştır. Amorf yapıdaki tozların sinterlenmesi sonucu elde edilen kompozitlerde nikel katı çözeltisi ve CoWB fazının birlikte çökelmesiyle gözenek oranı düşük numuneler üretilmiştir. Yoğunluk ölçümleri, her iki kompozitte de yüksek sinterlenebilirlik ve düşük gözenek oranı elde edildiğini göstermiştir. Mikroyapı analizleri sonucunda, Ni₅₁Co₁₈W₁₈B₁₃ ve Ni₃₇Co₂₂W₂₂B₁₉ kompozitlerinde CoWB fazının hacim oranlarının sırasıyla %19 ve %37 olduğu belirlenmiştir. Sertlik değerleri sırasıyla 630 Hv ve 754 Hv olarak ölçülmüş ve her iki kompozit için de kırılma tokluğu değerleri en az 25 MPa·√m bulunmuştur. Aşınma testleri sonucunda her iki kompozitin de yaklaşık 6 ×10-7 mm³/N·m seviyesinde aşınma oranına sahip olduğu belirlenmiştir. Korozyon deneylerinde sinterleme ile üretilen kompozitlerin, ısıl işlemle elde edilen numunelere kıyasla daha düşük direnç gösterdiği, bu sonucun gözeneklerin varlığından kaynaklandığı tespit edilmiştir. Yüksek sıcaklık oksidasyon deneylerinde ise 800 °C ve 900 °C'de elde edilen verilere göre oksidasyon direncinin sermetlerin çoğundan daha iyi olduğu gözlemlenmiş, özellikle Ni₃₇Co₂₂W₂₂B₁₉ kompozitinin oksidasyon direncinin daha yüksek olduğu belirlenmiştir. Sonuç olarak, üretilen Ni-CoWB kompozitlerinin yüksek aşınma direnci, kırılma tokluğu ve oksidasyon dayanımı sayesinde, özellikle yüksek sıcaklıklarda (≥ 700 °C) aşınma direncinin kritik önem taşıdığı uygulamalarda kullanılabilecek potansiyele sahip olduğu ortaya konmuştur.
Kurşunsuz piezoelektrik malzemelerde güvenilirlik sorunlarının sistematik bir incelemesi
Şu anda, Pb(Zr,Ti)O3 (PZT) ve türevleri, üstün piezoelektrik özellikleri ve performansları nedeniyle sensörler, dönüştürücüler ve aktüatörler gibi çeşitli elektronik uygulamalarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak, bileşimdeki kurşunun (Pb) toksisitesi nedeniyle PZT'ye daha çevre dostu alternatiflerin geliştirilmesi için son yirmi yılda yoğun araştırmalar yapılmıştır. Bi0.5Na0.5TiO3 (BNT) bazlı kurşunsuz piezoelektrik seramikler, PZT'nin yerini alacak önde gelen malzeme adaylarından biri olarak ortaya çıkmaktadır. Bu araştırmada, PZT gibi perovskit kristal yapısına sahip BNT tabanlı ikili (BNT-BT ve BNT-BKT) ve üçlü (BNT-BKT-BT) katı çözeltiler farklı katkı elementleri ile üretilerek özellik ve performanslarının incelenmesi amaçlanmıştır. Bu katkı elementlerinin piezoelektrik (d33), dielektrik (εr, tanδ, Td ve TC) ve ferroelektrik (Ec, Ps ve Pr) özelliklerinin yanında kristal yapı ve mikroyapı üzerine etkileri incelenmiştir. Çalışma boyunca üretilen 0,94(Bi0,5Na0,5TiO3)-0,06(BaTiO3) (BNBT6), 0,80(Bi0,5Na0,5TiO3)-0,20(Bi0,5K0,5TiO3) (BNKT20) ve 0,854(Bi0,5Na0,5TiO3)-0,12(Bi0,5K0,5TiO3)-0,026(BaTiO3) (BNKBT12) seramiklere mevcut literatür ve bilimsel teoriler ışığında donör ve/veya akseptör davranışlar göstermesi öngörülen Al+3, La+3, Mn+3 ve Nb+5 iyonları B+3 ile eşleştirilerek birlikte katkılandırılmıştır. Üretilen farklı kompozisyonlara sahip numunelerin yapısal karakterizasyonları için yoğunluk ölçümü, X-ışınları difraksiyonu (XRD), taramalı elektron mikroskopisi (SEM) yöntemleri kullanılmıştır. Farklı katkı iyonlarının elektriksel özelliklere etkilerinin sistematik olarak incelenmesi amacıyla değişen sıcaklık, voltaj ve zamana bağlı olarak temel dielektrik, piezoelektrik ve ferroelektrik ölçümler gerçekleştirilmiştir. Bu amaçla öncelikle üstün piezoelektrik özellik ve performans elde edilebilmesi bakımından kritik rolü olduğu bilinen "kutuplama" koşullarının optimizasyonu için değişkenler belirlenmiştir. Oda sıcaklığında elde edilen ölçümlerin yanı sıra sıcaklığa bağlı dielektrik özellikler, zamana ve sıcaklığa bağlı depolarizasyon davranışı ve ferroelektrik histeresiz (P-E) ölçümleri de yapılmıştır. Sonuçlar incelendiğinde gerek borun (B+3) tek olarak gerekse Al+3, La+3, Mn+3 ve Nb+5 iyonları B+3 ile birlikte BNT-BT, BNT-BKT ikili ve BNT-BKT-BT üçlü sistemlerine katkılanması sonucu elde edilen bulgular sistematik olarak tartışılmış ve değerlendirilmiştir. Bor (B2O3) katkılamanın, seramik ve cam malzemelerde yaygın olarak rapor edilen ergime noktasını düşürerek sinterlenmeyi kolaylaştırıcı etkilerinin yanı sıra kurşunsuz piezoelektrik seramiklerde perovskit kristal yapıyı modifiye ederek başlıca elektriksel özelliklerini de önemli ölçüde geliştirdiği bu çalışmada ortaya konulmuştur. İncelenen perovskit sistemlerde borun (B+3), donör ve/veya akseptör davranış gösterdiği bilinen elementler arasından özenle seçilen Al+3, La+3, Mn+3 ve Nb+5 iyonları ile eşleştirilerek katkılanması sayesinde gözlemlenen sonuçların oluşması muhtemel noktasal hatalar kimyası perspektifinden "yapı-özellikler" değerlendirilmesini mümkün kılmıştır. Çalışma kapsamında elde edilen bulgular ve değerlendirmeler, ilgili bilimsel literatür ve yeni nesil çevreye dost kurşunsuz piezoelektrik malzemelerin elektronik uygulamaları bakımından önemli katkılar sunma potansiyeline sahiptir.
Yeni nesil şarj edilebilir sodyum-iyon pilleri için katot malzemelerinin geliştirilmesi ve karakterizasyonu
Bu tez çalışması kapsamında sodyum iyon pillerde kullanılan katotların pil performansını arttırmak amacıyla Mn-Fe esaslı katotlarda pil performansına Ni katkılamanın etkileri araştırılmıştır. Na0.67Mn0.5-xNixFe0.43Al0.07O2 ve Na0.67Mn0.5-xNixFe0.43Ti0.07O2 katot malzemeleri x= 0,0 - 0,5 aralığında katı hal reaksiyon yöntemi ile hazırlanmıştır. Her bir kompozisyonda kullanılan kimyasal miktarı stokiyometrik oranlar dikkate alınarak hesaplanmış ve 900˚C'de 6 saat ısıl işleme tabi tutulmuştur. Üretilen katot malzemelerinin yapısal karakterizasyonları için SEM, XRD, FTIR, RAMAN, XPS ve BET analizleri yapılmıştır. Elektrokimyasal performans ölçümleri için oda sıcaklığında Elektriksel Empedans Spektroskopisi (EIS), Çevrimsel Voltametri (CV), Galvanostatik Şarj-deşarj ölçümleri ve C-rate ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Yapılan ölçümler neticesinde 100 çevrim sonunda en iyi pil performansları x=0,06 Ni katkı oranının optimum değer olduğunu işaret eder şekilde Na0.67Mn0.44Ni0.06Fe0.43Al0.07O2 (181 mAh/g, %55,8 kapasite tutma oranı) ve Na0.67Mn0.44Ni0.06Fe0.43Ti0.07O2 (184 mAh/g, %62,5 kapasite tutma oranı) malzemelerinde gözlemlenmiştir.
Çevre dostu kurşunsuz piezoelektrik parçacık katkılı PVDF kompozitlerin piezoelektrik uygulamaları için üretimi ve karakterizasyonu
Günümüzde enerji ihtiyacı, teknolojik yenilikler ve farklı uygulama alanlarının artışıyla birlikte sürekli çeşitlenmekte ve büyümektedir. Küçük, orta ve büyük ölçekli enerji gereksinimlerini karşılamak amacıyla yüksek performanslı ve yenilikçi malzemelerin geliştirilmesine yönelik bilimsel çalışmalar hız kazanmaktadır. Bu araştırma, özellikle mikroelektronik endüstrisinin yenilikçi ürünleri arasında yer alan minyatür sistemlerin enerji ihtiyaçlarını karşılamak için küçük ölçekli enerji kaynakları olarak piezoelektrik malzemelere odaklanmıştır. Piezoelektrik malzemeler, mekanik enerjiyi elektrik enerjisine ve tam tersi şekilde elektrik enerjisini mekanik enerjisine dönüştürebilme özellikleriyle; otomotivden sağlık sektörüne kadar sensör, aktüatör ve transdüser gibi pek çok uygulamada yaygın olarak kullanılmaktadır. Çevre dostu ve yenilenebilir enerji kaynaklarına olan talebin arttığı günümüzde, bu malzemeler birçok alanda ideal çözümler sunmaktadır. Bu durum, piezoelektrik malzemelerle ilgili yarım asrı aşkın süredir devam eden araştırmaların hız kazanmasına yol açmıştır. Ayrıca, nanomalzemeler ve karakterizasyon yöntemlerindeki ilerlemeler, araştırmacılara yenilikçi yaklaşımlar geliştirme fırsatları sunmaktadır. Son yıllarda, çevre duyarlılığının artışıyla birlikte kurşun (Pb) içeren piezoelektrik malzeme kompozisyonlarına alternatif oluşturacak, benzer üstün özelliklere sahip malzemelerin geliştirilmesi büyük önem kazanmıştır. Bu kapsamda, bu çalışmada, yaygın olarak kullanılan kurşun bazlı PZT seramiklere alternatif olarak BNT-6BT piezoseramiklerin bor (B³⁺) katkılı tozlarının üretilmesi ve bu tozların PVDF polimer matrisinde kullanımıyla hafif, esnek ve üstün özelliklere sahip kompozitlerin geliştirilmesi hedeflenmiştir. Hidrotermal yöntemle sentezlenen piezoseramik tozların karakterizasyonu XRD ve SEM-EDX analizleri ile gerçekleştirilmiştir. Bu piezoseramik tozlar, PVDF polimerine katkı olarak eklenmiş ve elektro-eğirme yöntemi kullanılarak fiber yapılar elde edilmiştir. Kompozit yapıdaki fiberlerin morfolojisi SEM-EDX analizleri ile incelenirken, piezoelektrik özellikleri sağlayan β fazındaki değişim FTIR analizleri ile değerlendirilmiştir. Yapı-özellik-performans değerlendirmesi bakımından, elektroeğirme yöntemiyle BNT-BT piezoseramik parçacık katkılı ve/veya katkısız olarak üretilen PVDF (poliviniliden florür) fiber kompozit örneklerin elektriksel özellikleri, 1 Hz ile 1 MHz (1–1.000.000 Hz) frekans aralığında ve oda sıcaklığında kapasitans ve dielektrik kayıp (tan δ) ve piezoelektrik tepki ölçümleri ile karakterize edilmiştir. Yapılan bu çok yönlü elektriksel karakterizasyon sayesinde, bor içeren ve içermeyen BNT-BT tabanlı perovskit kristal yapılı piezoseramik katkılı ve/veya katkısız PVDF polimer fiber kompozit malzemelerin sensör, enerji depolama ve dielektrik bileşenlerdeki potansiyel uygulama alanları hakkında değerlendirmeler yapılmıştır. Elde edilen bulgular, bor katkılı piezoseramik tozların PVDF polimerine dahil edilmesiyle oluşturulan fiber kompozit yapıların polar β fazındaki artışla uyumlu olarak dielektrik ve piezoelektrik performansında belirgin iyileşmeler sağlandığını göstermiştir. Bu sonuçlar giyilebilir elektronikler için enerji hasadı bakımından PVDF polimer bazlı esnek yapılı ve hafif fiber kompozitlerin önemli katkı potansiyelini ortaya koymaktadır.
Production and corrosion behaviour of micro-arc coated magnesium alloys
The current study is composed of two stages. In the first stage, in order to investigate theeffect of alloying elements and treatment time, the thickness of 10 micrometer (K10) and25 micrometer (K25) ceramic coatings were fabricated on different chemical compositionhaving AZ91D, AZ31B, AM60B and AM50B magnesium alloys in alkaline phosphatebased electrolyte by micro-arc oxidation method using with a pulsed bipolar direct current(DC) power supply. In the second stage, the effect of different sealant post-treatments oncorrosion resistance of micro-arc oxidation (MAO) coated AM60B and AM50Bmagnesium alloys were investigated.The surface morphology and elemental composition of produced MAO coatings wasdetermined using Scanning Electron Microscope (SEM) equipped with Energy DispersiveX-ray Spectrometer (EDS). The crystallographic phase analysis and identification of MAOcoatings was carried out by X-ray diffraction (XRD). High resolution surface profilometerwas used for mapping of the 3-Dimensional surface features and roughness.Electrochemical tests conducted using potentiodynamic polarization technique in 3.5percent NaCl solution at room temperature in order to evaluate the efficiency of sealed andunsealed MAO coatings on the corrosion resistance of magnesium alloys.The results displayed that enhanced corrosion protectiveness was provided by MAOcoatings formed on different magnesium alloys. It is observed that the microstructure andchemical composition of magnesium alloys is crucially effective on the formation,structural and corrosion properties of MAO coatings. Further corrosion protection isachieved by applying alkaline post treatment processes.
Gözenekli ve küresel silika nano kabukların sentezi, karakterizasyonu ve doksorubisin salım profillerinin incelenmesi
Bu doktora çalışmasında, gözenekli ve küresel silika nano kabukların (PSNS) geliştirilmesi, karakterizasyonu ve ilaç taşıma sistemlerinde kullanım potansiyelleri incelenmiştir. Araştırma, özellikle antikanser ajanı doksorubisinin (DOX) salım profillerinin optimize edilmesine ve kontrollü ilaç salım sistemlerinin tasarımına odaklanmıştır. Sol-jel ve şablon tabanlı yöntemlerle yedi farklı PSNS formülasyonu sentezlenmiş, bu süreçte endüstriyel çöktürülmüş kalsiyum karbonat (PCC) şablon olarak kullanılmıştır. PCC, seyreltik hidroklorik asit (HCl) ile uzaklaştırılarak gözenekli ve içi boş yapılar elde edilmiştir. Üretilen nano kabuklar, BET analizi, TEM, XRD, FTIR ve Zeta potansiyel ölçümleri ile karakterize edilmiştir. S-4 ve S-7 numaralı ürünlerin yüzey alanları sırasıyla 702.2 m²/g ve 452.2 m²/g olarak belirlenmiş, gözenek boyutları ise 7.3 nm ile 10.6 nm arasında ölçülmüştür. Altı farklı doksorubisin formülasyonu hazırlanarak, bu malzemelerin ilaç yükleme kapasiteleri ve in vitro salım profilleri incelenmiştir. Salım çalışmaları, bazı PSNS formülasyonlarının yaklaşık 10 saat boyunca kontrollü DOX salımı gerçekleştirebildiğini göstermiştir. İn vitro DOX salım verilerinin kinetik analizi, salım profillerinin Higuchi ve Korsmeyer-Peppas modelleriyle uyumlu olduğunu ortaya koymuştur. Gözenek boyutları ve yüzey özelliklerinin ilaç taşıma kapasitesi üzerinde kritik bir rol oynadığı gözlemlenmiştir. Ayrıca, ekonomik ve çevre dostu bir alternatif olarak endüstriyel PCC kullanımı dikkat çekmiştir. Sonuç olarak, gözenekli ve küresel silika nano kabuklar, ilaç taşıma sistemleri için umut vaat eden bir platform olarak değerlendirilmiştir. Bu çalışmada kullanılan sentez yöntemlerinin ekonomik ve ölçeklenebilir olduğu görülmüştür. Bu çalışma, nanoteknoloji tabanlı ilaç taşıma sistemleri ve kanser tedavisi alanında önemli bir katkı sunmaktadır.
Metal iyon katkılı hidroksiapatit ve kitosan içeren silikon kauçuk soket astarının üretimi ve karakterizasyonu
Bu çalışmada, biyomedikal uygulamalarda kullanılmak üzere silikon kauçuk matrisli, hidroksiapatit (HA) ve çeşitli katkı maddeleri (Zn, Mg, Sr, Ag ve kitosan) içeren polimer kompozitler hazırlanmış ve bu kompozitlerin mekanik, fiziksel, mikroyapısal ve antibakteriyel özellikleri detaylı bir şekilde incelenmiştir. Çekme testleri, katkıların kompozitin mekanik performansını etkilediğini ve özellikle Zn, Sr ve Ag katkılı numunelerde mekanik dayanımın arttığını göstermiştir. Yoğunluk ve su emme testleri, katkıların yapısal bütünlüğü artırarak düşük su emme değerleri sağladığını ortaya koymuştur. Antibakteriyel testlerde, özellikle Ag katkılı numune (K6), gram negatif E. Coli ve gram pozitif S. Aureus bakterilerine karşı en yüksek antibakteriyel etkinliği göstermiştir. Sonuçlar, metal iyon katkılarının kompozitin biyouyumluluk ve fonksiyonel özelliklerini iyileştirdiğini ortaya koymuştur. Bu çalışma, metal iyon katkılı hidroksiapatitlerin polimer matrislere entegre edilmesinin, biyomedikal uygulamalar için yenilikçi malzemeler geliştirilmesi adına etkili bir yöntem olduğunu göstermektedir.
Cowb takviyeli nanokompozitlerin geliştirilmesi
Metalik camların kristalizasyonu yöntemi kullanılarak üretilen kompozitlerin, yüksek sertlik değerine ancak nispeten daha düşük kırılma tokluğu değerine sahip olduğu ortaya koyulmuştur. Literatürde yer alan benzer çalışmalarda öncelikle alaşımın bor (B) miktarının sistematik olarak artırılması üzerine çalışmalar yapılmış, ardından elde edilen alaşım sistemi içerisinden seçilen metalik cam alaşımının kristalizasyonu ile kompozit malzeme üretimi gerçekleştirilmiştir. Ancak bu B miktarındaki artışın Ni-katı çözeltisinin ve CoWB oluşumunu hızlandırdığı görülmüştür. Düşük bor içeriğine sahip, üretimleri gerçekleştirilen alaşımları karakterize etmek amacıyla gerçekleştirilen X-ışınları kırınımı (XRD) analizleri sonucunda %15 B içeriğine sahip dört farklı alaşımında 0.3 mm kesit kalınlığında tamamen amorf yapıda olduğu belirlenmiştir. Buna karşın 0.5 mm kesit kalınlığına sahip %15 B içeren alaşımların hiçbirinin tamamen amorf yapıda olmadığı tespit edilmiştir. 0.3 mm kesit kalınlığına sahip %15 bor içeriğine sahip alaşım sistemi içerisinden tamamen amorf yapıda olduğu belirlenen Ni49Co18W18B15 (CD4) metalik cam alaşımı kompozit üretmek üzere seçilmiştir. 0.3 mm kesit kalınlığına sahip % 13 B içeren alaşımların 3 tanesinin amorf olmadığı, 0,5 mm kesit kalınlığına sahip alaşımların ise tamamının amorf olmadığı görülmüştür. Buradaki alaşım grubunda Ni miktarının en yüksek olması istendiğinden tamamen amorf yapıda olan Ni51Co18W18B13 (CD8) metalik cam alaşımı kompozit üretmek üzere seçilmiştir. Kompozit üretimi, 900 K izotermal sıcaklıkta, 25 ila 200 dakika arasında değişen sürelerde metalik cam alaşımının kristalizasyonu ile gerçekleştirilmiştir. Öncül olarak seçilen Ni49Co18W18B15 ve Ni51Co18W18B13 alaşımlarının mikroyapısı, mekanik özellikleri ile korozyon davranışı tez çalışması kapsamında incelenmiştir. Gerçekleştirilen analizler sonucunda Ni49Co18W18B15 metalik cam alaşımının kristalizasyonu ile üretilen kompozitlerin 125 dakikalık ısıl işlem süresinde en yüksek sertlik değeri olan 1325 HV değerine ulaştığı tespit edilmiştir. Ni51Co18W18B13 metalik cam alaşımının kristalizasyonu ile üretilen kompozitlerin 150 dakikalık ısıl işlem süresinde en yüksek sertlik değeri olan 1294 HV değerine ulaştığı tespit edilmiştir. 200 dakika ısıl işlem süresine tabi tutulan Ni49Co18W18B15 ve Ni51Co18W18B13 kompozitlerine 19.6 N ve 49 N olmak üzere uygulanan farklı yükler sonucunda elde edilen kırılma tokluğu değerleri ise 6.4-10.3 Mpa.m½ şeklindedir. Elde edilen Ni49Co18W18B15 ve Ni51Co18W18B13 kompozitlerinin 1M HCl, 1M H2SO4, % 3.5 NaCI ve 1M NaOH çözeltileri içerisindeki korozyon dayanımları (Ikor) ölçülmüştür. Ölçümler sonucunda alaşım içerisinde bulunan nikel miktarının fazla olması sebebiyle, Ni49Co18W18B15 ve Ni51Co18W18B13 kompozitlerinin literatürede yer alan diğer çalışmalara kıyasla nispeten yüksek korozyon direncine sahip olduğu ortaya koyulmuştur.
Yapı tuğlası üretiminde şistlerin kullanılabilirliği ve son ürün özelliklerine etkilerinin araştırılması
Bu araştırmada, Afyon ilinde faaliyet gösteren bir tuğla fabrikasının üretiminde kullanmış olduğu hammadde reçetesine şist katkısının etkileri incelenmiştir. Şist katkısının farklı oranlarda yapılması ve bununla birlikte iki farklı tane boyut dağılımına sahip şist kullanılması araştırmanın detaylandırılması açısından uygun görülmüştür. Firmanın kullanmakta olduğu hammadde reçetesinde yer alan hammaddeler, firmanın stok sahasından rastgele numune alma metoduna uygun bir şekilde alınmıştır. Katkı olarak kullanılacak olan şist hammaddeside firmanın ruhsatlı maden ocağı sahasından alınmıştır. Şist dışındaki kil hammaddeleri mikron boyutunda oldukları için sadece nemden ötürü keseklenmeler, bir çekiç ile dağıtıldıktan sonra etüvde sabit ağırlığa gelene kadar kurutulmuş ve 1 mm altına elenmiştir. Şist ise yapraksı ve yer yer sert yapısı nedeni ile çekiçle ezilip, etüvde sabit ağırlığa ulaşana kadar kurutulmuş, 1 mm altı ve 2 mm altı olmak üzere iki farklı tane boyutunda hazırlanmıştır. Firmanın kullanmakta olduğu hammadde reçetesine şistler, her iki tane boyutunda da %10, %15 ve %20 oranlarında karıştırılmıştır. Ayrıca firmanın reçetesine %10 oranında 2 mm altı şist, %10 oranında 1 mm altı şist katılarak bir reçete daha hazırlanmıştır. Böylelikle katkısız olan referans reçete ile birlikte toplam 8 reçete hazırlanmıştır. Bu karışımlara uygun miktarda su ilave edilip plastik kıvama gelene kadar el ile yoğurulmuş ve plastik kıvama gelen malzeme 2 gün süre ile kapalı bir numune poşeti içerisinde dinlendirmeye alınmıştır. Dinlendirme sonucunda 40-45 gr parçalar halinde hidrolik el presinde şekillendirilmiş, yaş ağırlıkları ve yaş boyutları ölçülerek kayıt altına alınmıştır. Bir gün oda sıcaklığında bekletilen numuneler daha sonra etüvde sabit ağırlığa gelene kadar kurutulmuş, kuru ağırlıkları ve kuru boyutları ölçülmüştür. Numuneler belirlenen sinterleme sıcaklığında sinterlenmiş ve pişmiş ağırlıkları ve boyutları ölçülmüş, su içinde bırakılarak suya doygun ve arşimet prensibi ile su içerisindeki ağırlıkları kayıt altına alınmıştır. Daha sonra bu çalışmanın başlangıcında yapılması planlanan fiziksel, mekanik ve mikroyapı analizlerine geçilmiştir. Bu değerlendirmeler sonucunda en ideal iki reçetenin %20 oranında 2 mm altı şist katkılı reçete (T4) ile yine %20 oranında 1 mm altı şist katkılı reçeteler (T7) olduğu kanısına varılmıştır. Artan şist katkısı ve küçülen tane boyutu ile beraber; su emme ve porozite, plastiklik suyu, kuru küçülme ve ateş zaiyatı değerlerinde azalma, birim hacim ağırlık ve basınç mukavemeti değerlerinde artma gözlemlenmiştir. Pişme küçülmesi değerleri incelendiğinde ise küçülme yerine genleşmeler olduğu tespit edilmiştir. SEM analizleri incelendiğinde; R kodlu örneğe oranla T4 ve T7 örneklerinde daha küçük ve az gözenek olduğu ve bu nedenle bu örneklerde yüzdesel su emme değerlerinin daha düşük, mukavemet değerlerinin ise daha yüksek olduğu belirlenmiştir. Ayrıca, R kodlu örnekte daha düzensiz bir mikro yapının ve gözenek boyutunun olduğu, T4 ve T7 örneklerinde ise gözenek ve mikroyapı da daha homojen bir yapının oluştuğu görülmüştür. XRD analizleri sonucunda ise; deney numunelerinin yapısında kuvars, anortit, illit, muskovit ve hematit minerallerinin oluştuğu tespit edilmiştir. Sonuç olarak şist hammaddesinin tane boyutunu 2 mm altına ne kadar fazla düşürebilirsek, tuğla ve kiremit sanayisinde arzu edilen alternatif bir hammadde olarak reçetelerde belirli oranlarda kullanılabileceği kanısı oluşmuştur.
İnorganik esaslı kompozit ısı izolasyon paneli üretimi
Günümüzde ısı yalıtım amaçlı kullanılan malzemelerden EPS, XPS ve Polimerik malzemelerin üretimlerinde kullanılan hammaddeler büyük oranda (%70) dışa bağımlıdır. EPS, XPS ve Polimerik malzemelerin petrol esaslı yapıları nedeniyle yangın güvenirliği yoktur. Bu bilgiler ışığında olumsuzlukları ortadan kaldırmak amacıyla ithal ve pahalı yalıtım malzemelerine alternatif tamamen yerli hammaddeler kullanılarak üretilebilecek (kalker ve silis kumu gibi), mineral esaslı, yapısı doğal, yapay fiberler ve bor mineralleri ile güçlendirilmiş, yanmaz yalıtım malzemesinin üretilmesi gerekmektedir. Bu çalışmada; kireç ve kuvarsça zengin hammaddeler, çimento, kalsiyum sülfat, alüminyum metal tozu ile hazırlanan karışıma borosilikat cam fiberlerin ilavesi ile elde edilen reçeteler üretim aşamalarından geçirilir. Yüksek ısı yalıtımı yapabilen, fiberler ile güçlendirilmiş (kompozit), yanmaz (mineral esaslı), düşük yoğunluklu, bir yalıtım plakasının üretilmesi hedeflenmiştir.
Bazı bor bileşiklerinin yüzeylerinin modifiye edilmesi ve seramik süspansiyon özelliklerinin araştırılması
Ülkemiz dünya bor rezervlerinin ~ % 72' sine sahiptir. Bu yüzden dolayı seramikte bor bileşiklerinin kullanımı sektörel bakımdan büyük bir avantaj sağlamaktadır. Fakat bazı bor bileşiklerinin gerek suda çözünerek seramik süspansiyonun akışkanlığını kötüleştirmesi gerekse pişmiş sır tabakasındaki olumsuzluklardan dolayı ancak firitleştirilerek kullanımı söz konusudur. Ayrıca Borik asit ve Boraks gibi bor bileşiklerinin suda çözünme özelliği de göstermesi nedeniyle ham olarak kullanılmaları durumunda seramik süspansiyonunun reolojik davranışlarını olumsuz etkilemektedir. Bu da seramik süspansiyonunun seramik bünyeye homojen ve tamamen örtücü bir tabaka şeklinde uygulanabilirliğini zorlaştırmaktadır. Bu çalışmada, bor bileşiklerinin ham halde seramik süspansiyonlarda kullanılabilirliğinin araştırılması hedeflenmiştir. Bu kapsamda bor bileşiklerinin suda çözünmesini engellemek için yüzeylerinin fiziksel adsorbsiyonla hidrofob bir malzeme ile kaplanarak modifiye edilmesi amaçlanmıştır.
BiNaTiO3 ve KNaNbO3 tabanlı piezoelektrik seramiklerde katkılandırmayla değişen sinterleme koşullarının optimizasyonu
Günümüz elektronik endüstrisinin pek çok cihazın üretiminde kullanmakta olduğu piezoelektrik malzemelerde ortaya çıkan bir sorun bu tez çalışmasının temel amacını oluşturmaktadır. Son elli yılı aşkın bir süredir bilinen ve üretilen kurşun zirkonat titanat (PZT), kurşun magnezyum niyobat-kurşun titanat (PMN-PT) ve kurşun çinko niyobat-kurşun titanat (PZN-PT) gibi perovskit kristal yapılı katı çözelti formundaki malzemeler üstün piezoelektrik ve ferroelektrik özellikler göstermektedir. Bu özelliklerin sayesinde gerek sivil gerekse askeri alanda pek çok ultrasonik dönüştürücü, SONAR, sensör, aktüatör, yakıt enjektörü ve taramalı elektron mikroskopları için nano-pozisyoner gibi uygulamalarda yaygın kullanım alanı bulan bu malzemelerin tümünün içeriğinde ağ.% 60'ın üzerinde toksik bir ağır metal olan kurşun bulunmaktadır. Teknolojik bakımdan vazgeçilemez olmuş bu malzemelerin üretimleri sırasında yüksek sıcaklıklarda kolayca buharlaşan kurşunun çok ciddi çevre sorunlarına ve insan sağlığı üzerindeki olumsuz etkilere yol açtığı tespit edilmiştir. Bu nedenle yakın geçmişte piezoelektrik malzeme seçiminde ve üretiminde yegane kriter üstün özelliklerin elde edilmesi iken Avrupa Birliği (EU) ülkelerinde çıkarılan kanunlarla bileşiminde kurşun (Pb) içeren malzemelerin yasaklanmasıyla günümüzde "kurşunsuz piezoelektrik" malzemelerin geliştirilmesi ciddi bir talep görmektedir. Son yıllarda başta PZT olmak üzere kurşun içeren piezoelektrik malzemelere alternatif olarak üretim ve özelliklerin geliştirilmesi üzerine yoğun çalışmalar yapılmaktadır. Bu malzemeler arasında öne çıkan başlıca iki temel sistem; BiNaTiO3 (BNT) ve KNaNbO3 (KNN) olmuştur. Ancak bu malzemelerin üretimde veya özelliklerde görülen sorunlar henüz tam olarak aşılamamıştır. BNT'de görülen Curie sıcaklığının (Tc) altındaki faz dönüşümü ve KNN'de üretimde yoğunlaşma sıkıntıları, özelliklerin sıcaklığa oldukça bağımlı olması ve stokiyometri kontrolünün alkalilerin buharlaşması nedeniyle zorlaşmasından dolayı bu problemleri aşmak için bazı stratejiler izlenmiştir. Yoğunluk problemlerini aşmada sıcak izostatik presleme (HIP), spark plazma sinterlemesi (SPS) gibi teknikler denenmiş ve başarılı sonuçlar rapor edilmiştir. Ancak bu tekniklerin endüstriyel uygulamalar bakımından ekonomik ve pratik olmadığı da açıktır. Konvansiyonel üretim tekniklerinden vazgeçmeden bileşime katılan katkılarla modifiye edilen sistemler oldukça iyi özellikler sunmaktadır. Bu çalışmanın amacı BNT ve KNN bazlı çevre dostu kurşunsuz piezoelektrik seramiklerin yüksek saflıkta ticari toz hammaddelerden yola çıkarak katı hal yöntemiyle üretimi ve özelliklerinin ölçümüdür. Her iki sistemde de kullanılan katkılar üstün malzeme özelliklerinin sağlanmasında en kritik adım olan sinterleme koşullarını değiştirebilecektir. Bu bakımdan sinterlemede etkin olan termodinamik ve kinetik koşulların optimize edilerek sistematik bilgilerin ortaya konulması amaçlanmaktadır.
Bor katkılı kurşunsuz piezoelektriklerde akseptör ilavesinin depolarizasyon davranışına etkileri
Pb(Zr,Ti)O3 (PZT) ve modifikasyonları uzun yıllardır kullanılan ve oldukça iyi elektriksel özelliklerinden dolayı tercih edilen piezoelektrik seramik malzemelerdir. Ancak kuşunun (Pb) zehirleyici etkisinden dolayı PZT üretimi ve kullanımına sınırlamalar getirilmiştir. Bu nedenle kurşunsuz, ancak özellikleri PZT ile eşdeğer malzemeler arayışına girilmiştir. Bu çalışmada, yüksek saflıktaki oksit tozlardan (Bi0,47Na0,47Ba0,06)TiO3, (Bi0,47Na0,47Ba0,06)TiO3+%1 mol B+3, (Bi0,47Na0,47Ba0,06) (Ti1-xDx)O3+%1 mol B+3 katkılı (D=Mn+3, Al+3, Fe+3) perovskit yapılı kurşunsuz piezoelektrik seramiklerin katı hal yöntemi ile üretimi gerçekleştirilmiştir. Bor (B+3) kaynağı olarak B2O3 hammaddesi kullanılmıştır. Bor atomlarının çok küçük iyonik yarıçapları ile (Bi0,47Na0,47Ba0,06)TiO3 (BNT-6BT) sisteminde ara yer pozisyonuna yerleştiği varsayılmıştır. Böylece B+3 katyonlarının donör davranışı göstermesi ve BNT bileşiğini daha yumuşak (soft) malzemeye dönüştürerek kutuplanma (poling) davranışını geliştirmesi beklenmektedir. Diğer taraftan pek çok cihaz uygulamaları için piezoelektrik malzemelerin elektrik alan kaldırıldıktan sonra da polar özelliklerini koruması da önem taşımaktadır. Polarizasyonla ilgili özelliklerin zamanla düşüşü gevşeme veya depolarizasyon olarak adlandırılır. Malzemelerde yumuşak karakter arttıkça zaman içinde depolarizasyon hızı da artarak birtakım piezoelektrik özelliklerin düşüşüne neden olabilir. Donör olarak B+3 katkısının olası olumsuz etkilerini dengelemek için benzer perovskit sistemlerde B-site akseptör davranışıyla bilinen Mn+3, Al+3 ve Fe+3 katyonları bu çalışmada üretilen seramiklere katılmıştır. Bu tür akseptör katkıların genellikle piezoelektriklere sert (hard) karakter kazandırdığı, özelliklerde biraz düşüş olsa da depolarizasyon davranışını olumlu etkilediği bilinmektedir. Tozlara 950°C'de 4 saat uygulanan kalsinasyon işleminin ardından faz yapısı X-ışınları kırınımı (XRD) yöntemiyle kontrol edilmiştir. Perovskit yapılı tozlardan kuru presleme ile elde edilen disk şekilli numunelere daha iyi ham yoğunluk elde etmek amacıyla ayrıca soğuk izostatik presleme (CIP) uygulanmıştır. Sinterleme işlemi için mevcut literatür baz alınarak optimum sıcaklık ve süre olarak 1150°C ve 12 saat değerleri seçilmiştir. Sinterlemenin ardından hem elektriksel ölçümlere hazır hale getirmek hem de taramalı elektron mikroskobunda incelemek amacıyla numunelerin yüzeyleri parlatılıp altın (Au) kaplanmıştır. Yoğunluk ölçümleri Arşimet yöntemi ile yapılmıştır. Numunelerin yüzeyleri elektrot ile kaplandıktan sonra ilk olarak oda sıcaklığında dielektrik özellikleri LCR-metre ile ölçülmüştür. Ferroelektrik özelliklerin tespiti için bipolar polarizasyon ve elektrik alan (P-E) histeresiz ölçümleri 40 kV/cm elektrik alanı uygulanarak yapılmıştır. Piezoelektrik özellik ölçümleri öncesinde numuneler silikon yağı içerisinde, bir yüksek voltaj güç kaynağı kullanarak, oda sıcaklığında 5 dakika boyunca 3 kV/mm DC uygulanarak kutuplama (poling) işlemine tabi tutulmuştur. Kutuplama işleminin ardından numuneler düzenekten çıkarılır çıkarılmaz, piezoelektrik ve dielektrik özelliklerin zamana bağlı değişimini hem de bu değişime sıcaklığın etkisini gözlemlemek için numunelerde 105 saniyeye kadar farklı zamanlarda ve oda sıcaklığı (25), 40, 60, 80 ve 100 °C sıcaklıklarda bekletilerek ölçümler alınmıştır. Elde edilen veriler değerlendirilerek bu çalışmada üretilen malzemelerin depolarizasyon davranışları hakkında pek çok uygulama için kritik değerde olan sonuçlar çıkarılmıştır.
Ni-W-B-X(X=Ta,Cr, Fe) alaşım sisteminin camlaşma kabiliyetinin geliştirilmesi
Bu araştırmadaki amaç, Ni-W-B metalik cam alaşımı esas alınarak nikel matrisli yüksek sertliğe ve yüksek tokluğa sahip metalik cam malzeme üretmektir. Üretilecek metalik cam malzemenin geniş bir kullanım alanı bulması için mümkün olduğunca yüksek kritik döküm kalınlığına sahip olması gerekmektedir. Yapılan ön çalışma sonucunda Ni51W31.6B17.4 metalik cam sisteminin kritik döküm kalınlığı 0.1 mm'dir. Bu kritik döküm kalınlığı bazı uygulamalar için yeterli değildir. Bu nedenle Ni51W31.6B17.4 metalik cam alaşımının kritik döküm kalınlığı tungsten yerine sistematik olarak molce %10, %15, %20 tantal, demir ve krom katkıları ile mümkün olabildiğince arttırılacaktır. Daha sonra malzeme karakterizasyon teknikleri ile camlaşma kabiliyeti incelenecektir.
Hvof tekniğiyle ti6al4v metal altlık yüzeyine farklı silika kaynağı içeren biyoseramiklerin kaplanması
Bu çalışmada; farklı SiO2 katkılı biyoseramikler Ti6AI4V metal altlık üzerine HVOF tekniğiyle kaplanmıştır. İmplant olarak yaygın kullanıma sahip Ti6AI4V alaşımlı malzeme, SiO2 katkılı hidroksiapatitle kaplandıktan sonra, kaplamanın karakterizasyonu yapılmıştır. Kaplama malzemesinin mineralojik analizi, kaplama kalınlığı, temas açısı, sentetik vücut sıvısında (SBF) bekletme sonucu oluşan ağırlık artışı, ağırlık değişim verileri ölçümleri ile aşınma analizleri yapılmıştır. Yapılan analizler sonucunda diatomit katkılı, SiO2 katkılı ve biyoaktif cam katkılı hidroksiapatit tozlarıyla yapılan kaplamaların katkısız hidroksiapatit tozuyla yapılan kaplamaya göre daha üstün özellikler sergilediği görülmüştür.
Çok katmanlı piezoelektrik seramiklerin tasarımı, üretimi ve elektriksel yorulma davranışlarının karakterizasyonu
Çok katmanlı piezoseramik malzemeler düşük uygulama voltajları, yüksek mekanik rijitlik ve yüksek deplasman sergilemeleri nedeniyle yüksek hassasiyet gerektiren uygulamalarda kullanılmaktadır. Kurşun esaslı malzemelerin kullanımına getirilmeye başlanılan kısıtlamalardan dolayı kurşunsuz sistemlerin geliştirilmesine yönelik araştırmalar 2000li yıllardan sonra ivmelenmiştir. Yüksek kalıcı polarizasyona ve yüksek koersif elektrik alana sahip Na0.5Bi0.5TiO3 kompozisyonu, BaTiO3 ile oluşturduğu morfotropik faz sınırı kompozisyonu sayesinde araştırılmaya değer bulunmaktadır. Bu araştırmada, mangan katkılı ve katkısız (94Na0.5Bi0.5TiO3-6BaTiO3) (94NBT-6BT) polikristal malzeme üretilmiş, geliştirilmiş ve tane boyutunun NBT-BT sistemindeki etkisi araştırılmıştır. Ayrıca bu kompozisyonlar kullanılarak çok katmanlı seramikler şerit döküm yöntemiyle üretilmiştir. Çok katmanlı mangan katkılı ve katkısız (94Na0.5Bi0.5TiO3-6BaTiO3) (94NBT-6BT) piezoseramiklerin tasarımı, farklı elektrotlar kullanılarak üretimi, bunların elektriksel yorulma davranışlarının karakterizasyonu ve karşılaştırılması yapılmıştır.
Alüminyum matrisli malzemelerin mikrodalga fırında sinterlenmesi
Bu çalışmada, yeni bir metalik cam takviyeli alüminyum matrisli kompozit üretmek için, mikrodalga hızlı sinterleme yöntemi ve yüksek sertliğe sahip Co42Cu1Fe20Ta5.5B26.5Si5 metalik cam partiküllerinin avantajları birleştirilmiştir. Metalik cam takviyeli alüminyum matrisli kompozit numuneleri, hava koşullarında ve takviye partiküllerinin kristalleşmesini önleyen bir sıcaklıkta mikrodalga sinterlemeyle hazırlanmıştır. %5-20 metalik cam takviyeli kompozit tozlar, yüksek hızlı bilyalı değirmen ile hazırlanmış ve 500°C'de 30 dakika boyunca mikrodalga ısıtma yöntemiyle sinterlenmiştir. Mikroyapısal özellikler, X-ışını kırınımı ve taramalı elektron mikroskobu ile incelenmiştir. Ayrıca numunelerin mekanik özellikleri, basma testleri ve Vickers sertlik ölçümleri ile değerlendirilmiştir. Sinterleme çalışmaları, mikrodalga ısıtma işlemi gerçekleştirildiğinde, metalik cam partiküllerinin belirli bir sıcaklığın üzerinde (>500°C) yardımcı ısıtma elemanından bağımsız olarak etkileşime girdiğini göstermiştir. Bu durum, sinterleme sıcaklığının seçimi için belirleyici olmuştur. İyi dağıtılmış takviyeler içeren bu numunelerin mikroyapıları üzerinde yapılan incelemeler, takviye ve matris arayüzleri arasında intermetalik faz oluşmadığını ortaya koymuştur. Sonuçlar, 2 saat süreyle öğütülmüş kompozit örneklerin, alüminyuma kıyasla büyük oranda yüksek basma dayanımı ve sertlik değerleri sergilediğini göstermiştir.
Ni-W-B-X (X=Co, Mo, Mn) alaşım sisteminin camlaşma kabiliyetinin geliştirilmesi
Bu çalışmanın temel amacı, metal matrisli ve borür takviyeli kompozit malzeme üretimi için oldukça yüksek bir öncül olma potansiyeline sahip olan Ni51W31.6B17.4 metalik cam alaşımının kritik döküm kalınlığını arttırmaktır. Bu amaçla iki aşamalı bir çalışma yapılmıştır. Birinci aşamada, alaşımın likidüs sıcaklığını düşürmek için, bileşimdeki tungsten yerine % 10-20 arasında değişen oranlarda Co, Mo, Mn ilaveleri yapılmıştır. İkinci aşamada, amorf bir yapı elde etmek için ümit verici olan bileşimler belirlenmiş ve bu bileşimlerdeki Ni fazının çökelmesini zorlaştırmak amacıyla nikel elementi yerine Er, Sm, Y, Zr (% 2-6), La ve Nd (% 6) ilaveleri yapılmıştır. Elde edilen numunelerin mikroyapısal ve termal özellikleri malzeme karakterizasyon yöntemleri ile incelenmiştir. Sonuç olarak, Mo ve Co ilavelerinin alaşımların likidus sıcaklığını önemli ölçüde azalttığı ve daha ince mikro yapılar üretmeyi kolaylaştırdığı bulunmuştur. İnce mikroyapılar, alaşımların Co ve Mo ilaveleri sonucunda daha hızlı soğutulabileceği anlamına geldiği için cam oluşumu elde etme açısından önemlidir. Ayrıca, Ni yerine yapılan Er, Sm, Y, Zr, La ve Nd katkılarının kristallenmeyi kolaylaştırdığı ve bu yüzden de camlaşma kabiliyetini olumsuz yönde etkilediği belirlenmiştir.
Yapı profillerinde soğutma parametrelerinin ürün özelliklerine etkisinin incelenmesi
Orta ölçekli hadde işletmelerinde katma değeri yüksek olan hızlı üretim prosesleri ve ürünleri tercih edilmektedir. Bu nedenle bu işletmeler için yapı profili üretmek, ciddi bir öneme sahiptir. Diğer yandan, yapı profilleri kullanım yerlerinden dolayı birçok iç ve dış etkenlere maruz kalmaktadır. Sıcak haddelenen yapı profillerinde su verme işlemi yoğunlukla tercih edilmekte ve bu sayede daha hızlı bir üretim yapılarak üretim kapasitesi artırılmaya çalışılmaktadır. Su verme işlemi ise farklı üretim noktalarında ve farklı teknikler ile yapılabilmektedir. Bu teknikler sayesinde profil mikroyapıları ve son ürün özellikleri geliştirilebilmektedir. Bu çalışmada su verme durumu değiştirilerek son ürün özelliklerine katkı sağlanması amaçlanmıştır. Yapı profillerinin kullanımı günümüzde birçok alanda göze çarpmaktadır. Bu kullanım alanları enerji, gemi, maden, köprü, otomotiv gibi birçok alanı kapsamaktadır. Literatürde ve uygulamada sıcak haddeleme işlemi sonucu elde edilen malzemenin mikroyapısı ve mekanik özellikleri çeliğin kullanım alanına göre değişmekle birlikte çok önemli bir yere sahiptir. Malzemeden beklenen mekanik özelliklerin sağlanması ve istenilen mikroyapının elde edilmesi ise büyük ölçüde çeliğin soğutulması ile sağlanmaktadır. Bu çalışmada geleneksel haddelemedeki soğutma durumundan farklı olarak malzeme özelliklerini iyileştirici bir soğutma pratiği önerilmiştir. Geleneksel haddelemedeki soğutma durumları incelendiğinde çeliğin sadece soğuması için yapılan bir proses adımı olduğu görülmektedir. Soğutma durumu bir proses adımından ziyade aslında prosesi geliştirici yenilikçi bilgileri içinde barındıran bir işlem mekanizmasıdır. Genel bir soğutma sistemi su verme bölgesi ve soğutma suyu temin devresinden oluşmaktadır. Bu çalışmada düşük alaşımlı yapı çeliklerinden üretilen köşebent imalat sürecindeki başlıca soğutma parametreleri (su basıncı, nozul-numune mesafesi ve açılı nozulların konumu) belirlendikten sonra su verme işleminin korozyon davranışı, mekanik ve mikroyapısal değişimleri araştırılmıştır. Kardemir Haddecilik Sanayi ve Ticaret A.Ş haddehanesinde yapılan bu çalışmada su verilmemiş bir 50x50x5 mm köşebent numunesi, direk su verilmiş 50x50x5 mm köşebent numunesi ve hadde hızı 13 m/sn, hadde çıkış sıcaklığı 950 ℃ olan ve 48 m'lik taraklı platformun tayin edilen soğutma bölgesinde JBU-1/4''-90° nozulları ile 350 mm mesafeden 10 ℃ 'lik su sıcaklığı ve 1.2 bar su basıncı sayesinde beş tarağın her birinde 3.58 sn süre ile soğutulmuş 50x50x50 mm'lik S275JR kalite köşebent numunelerinin özellikleri karşılaştırılmıştır. Soğutma pratiği yapıldıktan sonra her numunenin mekanik özelliklerinin ölçümleri yapılmıştır. Mikroyapı incelemeleri optik mikroskop ve Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ile yapılmıştır. Malzemenin son faz yapısı X-ışınları kırınımı (XRD) yöntemiyle analiz edilmiştir. Numunelerin korozyon davranışı tuz testi ile analiz edilmiştir. Elde edilen veriler değerlendirilerek bu çalışmada kullanılan soğutma pratiği sayesinde , proses gereği kullanılması gereken sulu soğutmanın optimum noktası tayin edilmiştir. Malzeme için en doğru soğuma çeşidi olan, kendi ortam koşullarında soğumada ki özelliklerine yaklaştırılması amaçlanıp, sürekli malzemeye su verilme şartlarında oluşabilecek durumlar karşılaştırılmıştır. Uygulanan soğutma pratiği sonucu malzemenin mekanik değerlerinde çok az artış gözlemlenmiştir. Sertlik değerinde artış ve tokluğunda azalma görülse de sürekli soğutmaya göre bu değerler belirgin avantajlar göstermektedir. Bu durum nihai ürünün diğer proses aşaması olan doğrultma da daha iyi doğrulmasına ve üretim hızında herhangi bir yavaşlama yaratmadan standart dahilinde katma değerli ürün elde edilmesini sağlamıştır.
Farklı hammadde ve tekniklerle seramik rulo/köpük filtre üretimi ve karakterizasyonu
Bu tezde, kalsiyum alüminat (CA) çimentosu ve agrega olarak kahverengi ergimiş alümina (BFA) kullanılarak seramik hızlı pişirim fırınlarında taşıyıcı eleman olan seramik rulo malzemesinin üretimi çalışılmıştır. Bununla birlikte ergimiş metal filtrasyonunda kullanılan köpük filtre üretimi denenmiştir. Köpük filtre üretiminde yine CA çimentosu kullanılarak farklı su/çimento oranları ile üretim denenmiştir. Üretim yöntemi olarak replikasyon yöntemi kullanılmıştır. Rulo üretiminde CA çimentosu ve BFA ile reçete hazırlanıp mekanik karıştırıcı ile karıştırıldıktan sonra silindir kalıplara dökülerek üretim gerçekleştirilmiştir. Üretilen numunelere mukavemet testi, taramalı elektron mikroskobu (SEM) analizi, X-ışınları kırınımı (XRD) ve diferansiyel termal analiz-termal gravimetri (DTA-TG) analizleri uygulanmıştır. Elde edilen bulgular ticari rulo özellikleri ile karşılaştırılmıştır. Elde edilen sonuçlar üretilen çimento malzemenin ticari rulo ürün ile benzer özellikleri sağladığını göstermiştir. Benzer şekilde farklı su/çimento oranları ile hazırlanan ve replikasyon yöntemi kullanılarak üretilen köpük filtre numunelerine 1500oC' de ısıl işlem uygulandıktan sonra DTA-TG, mukavemet testi ve SEM analizleri uygulanmıştır. Analizler sonucunda çimento ile üretilen numunelerin endüstride ihtiyaç duyulan termal dayanıklılığa sahip olduğu görülmüştür.
Silikon matrisli düz dokumalı karbon fiber takviyeli kompozitlerin termal ve mekanik davranışlarının incelenmesi
Bu çalışmanın amacı, geleneksel polimer matrisli kompozit malzemeler dışında bir malzeme olan silikon matrisli karbon fiber takviyeli kompozitlerin (KFTS-K) mekanik ve termal davranışlarını incelemektir. Silikon matris tercih edilmesinin sebebi, silikonun yüksek elastik deformasyon kabiliyetidir. Bahsedilen malzemelerin bu kabiliyeti, onları özellikle havacılık ve uzay endüstrisinde kullanılan katlanıp açılabilir sistemlerin tasarımında ilgi çekici hale getirmektedir. Çalışmada üretilen malzemelerin katlama işlemi sırasında ve sonrasında mekanik davranışlarındaki değişiklikler gözlenmiştir. Numunelerin bir kısmına uygulanan çekme testleri sonlu elemanlar yöntemi ile modellenmiştir. Hem statik hemde dinamik katlamalar sonucunda malzemede gözle görülür bir hasar oluşmamıştır. Genel olarak dört tabakalı kompozit malzemelerin katlamalar sonrasında mekanik performanslarındaki düşüş daha az olmuştur. Gerçekleştirilen termal testlerde ise kompozit malzemelerin yaklaşık 350 °C'ye kadar kararlılık gösterdikleri saptanmıştır.
Kolemanit katkılı yüksek oranda tuğla taban külü içeren jeopolimerik ısı yalıtım malzemesi üretimi
Bu araştırmada, tuğla taban külü ile birlikte meta kaolin ve kolemanit katkıları, son dönemlerde trent olan jeopolimerizasyon yöntemi kullanılarak ısı yalıtımda kullanılmaya uygun malzeme üretiminde değerlendirilmiştir. Çimentosuz bir teknoloji olan jeopolimerler genel olarak alümina ve silika esaslı killerin alkali aktivatörler ile reaksiyonu sonucu oluşmaktadır. Jeopolimer tabanlı ürünler arasında jeopolimer köpükler sahip oldukları düşük termal iletkenlik değerleri ve doğa dostu ürünler olmalarından dolayı oldukça rağbet görmektedir. Jeopolimer köpük üretiminde en iyi sonuçlara alüminasilikat kaynağı olarak meta kaolin kullanılarak ulaşılmış olsa da farklı sektörlerden elde edilen atık ürünler kullanılarak da oldukça iyi özelikte jeopolimerler üretilmektedir. Bu çalışmada alüminasilikat kaynağı olarak Afyon, Kütahya ve Turgutlu civarlarında yoğun olarak üretilen tuğla üretim prosesi sonucu oluşan taban külü kullanılmıştır. Maksimum oranda tuğla taban külü minimum oranlarda meta kaolin ile karıştırılarak sodyum silikat ve sodyum hidroksitten oluşan alkali içinde çözündürülecek ve köpük oluşumunu sağlamak için hidrojen peroksit ilave edilmiştir. Yüzey aktif madde ilavesi ile gözenek oluşumu esnasında homojenlik sağlanmaya çalışılmıştır. Kalıplara dökülen karışım 70oC ve 90oC de 6 saat küre tabi tutulacaktır. Reçetelerden bir tanesine ise farklı bir kür uygulanmıştır. Bu bağlamda harç kalıba dökülecek, kabarmasını tamamladıktan sonra bir gün kalıbın ağzı kapalı olarak bekletilmiştir. Bir gün sonrasında kalıptan çıkarılan ürün ağzı kapalı poşet içerisinde 28 gün bekletilerek kendi sıcaklık ve neminde küre tabi tutulmuştur. Kür süresini tamamlayan ürünler 28 gün boyunca oda koşullarında testlere tabi tutulmak üzere bekletilmiştir. Ayrıca kolemanit minerali katkısının nihai ürünün mikro yapısal ve mekanik özellikleri üzerindeki etkisini gözlemlemek amacı ile aynı proses ve kür koşullarında kolemanitli reçete denemeleri yapılmıştır. Kullanılacak kolemanit için iki ayrı tane boyutu (45µ ve 75µ) kullanılmış ve bu sayede tane boyut etkisi de gözlemlenmiştir. Nihai ürüne yapılan mikro yapısal, mekanik, termal iletkenlik ve yoğunluk testlerinden elde edilen veriler ışığında ne gibi özelliklerin kazanılıp kaybedildiği teknik olarak belirlenmiş ve literatüre kazandırılmıştır.