1,014
Archived Theses
0
DOIs Assigned
0%
DOI Rate
Discipline
Investigation of structural and magnetic properties of high entropy alloys by introducing substitutional elements
This study presents how the structural and magnetic properties of high entropy alloys change as a function of valence electron concentration. In the experimental stages, the structural changes of Cr20+xMn20Fe20Co20Ni20-x (x = -2, 0, 2, 5, 10, 15, 20) alloys were measured by X-ray diffraction method and their magnetic properties were measured via superconducting quantum interference device. Temperature dependent magnetization measurements were carried out in the temperature range 10 ≤ T ≤ 380K under 5 mT and 1 T external magnetic field. Magnetic and structural phase transitions in the specified temperature range were investigated. An external magnetic field of 5 mT was used to understand the intirinsic magnetic properties of the alloys, and an external magnetic field of 1 T was used to determine the temperature-dependent magnetic properties under magnetic saturation conditions. In addition, hysteresis loops were obtained in external magnetic fields up to 5 T. As a result of the measurements and investigations, a transition from the face-centered cubic structure to the sigma phase was observed with increasing amount of chromium. The formation of the sigma phase was observed when the valence electron concentration (VEC) reached to 7.73 electrons per atom (e/a). Face-centered cubic and sigma phases coexist in the range of 7.73 and 8.01 e/a. Finally, when the VES reached to 7.12 e/a, the sigma phase was found as a single phase in the microstructure. The increase in the amount of sigma phase in the structure to be in direct proportion to the amount of chromium was supported by hardness measurements. Magnetic properties showed similar behavior in all alloys. According to the measurements made under 5 mT magnetic field, no structural transition was observed between 10 K and 380 K. In addition, mixed interactions resulting from the coexistence of ferromagnetic and antiferromagnetic phases were recorded under an external magnetic field of 5 mT. Alloys with Curie temperatures between 42 and 44 Kelvin have soft magnetic properties below these temperatures.
Investigation of structural, elastic and magnetic properties of Fe70Mn30 alloys doped with interstitial elements
In this thesis, the structural, elastic and magnetic properties of Fe70Mn30 Invar alloys with added carbon interstitial element were investigated. In the experimental part, (Fe70Mn30)100-xCx (x=0.02, 0.11, 0.55, and 0.81 at %) alloys were produced by vacuum arc melting method. The crystal structures of these alloys were examined with x-ray diffractometry. Elastic modulus measurements were performed with a resonance frequency damping analyzer. The temperature dependent magnetization measurements were obtained with a superconducting quantum interference device by applying 1 Tesla external magnetic field. Crystal structure, temperature dependent modulus of elasticity and magnetization results of C-doped Fe70Mn30 alloys were evaluated in terms of the Invar property. As a result of the experiments, hcp phase was detected together with fcc in alloys with 0.02 and 0.11 at% carbon additives in x-ray diffractometry, while only fcc formation was observed in alloys with 0.55 and 0.81 at% carbon additions. It was determined that the elastic modulus increased from room temperature to Neel temperature, unlike the normal metallic behavior. However, after the Neel temperature, the elastic modulus decreased with the increase in temperature in the paramagnetic region. In addition, it was observed that the transition in elastic properties shifted to lower temperatures with the addition of carbon interstitial element. It was determined that the magnetic properties increased up to the Neel temperature and the magnetic properties of the 0.02% and 0.11% carbon added alloys decreased after the Neel temperature. It was observed that the magnetic properties remained constant after the Neel temperature for 0.55% and 0.81% carbon added alloys. With the magnetization results, it was determined that the Neel temperature decreases as the carbon addition increased and these temperatures corresponded to the softening temperature observed in the elastic properties. Thus, the temperature region in which the Invar feature is observed with the carbon addition has been pulled down to room temperatures, which makes the material usable for application areas where thermal expansion at room temperature is not desired.
Synthesis and characterization of vanadium oxide-silicon oxide composite coatings by sol-gel techniqe
Vanadium oxide has been widely studied due to its ability to undergo a reversible semiconductor to metal transition which gives the material its unique chromic and photocatalytic properties. Vanadium oxide is also known for its various applications in glass coating technologies, semiconductor industry, in batteries and as supercapacitors, catalysis, and optical switching devices. On the other hand, SiO2 coatings have unique properties such as adjustable refractive index, controllable microstructure, and good transmittance in the visible region; therefore they are used in many application areas such as microelectronics, optoelectronics, sensors, photo-catalysis, self-cleaning and solar energy technologies. In this study, a composite sol of vanadium oxide-silicon dioxide was prepared by using metal alkoxides as precursor, namely vanadium (V) oxytriisopropoxide for vanadium oxide and TEOS (tetraethyl orthosilicate) for silicon dioxide and V2O5-SiO2 coatings were successfully deposited on glass substrates by sol-gel dip coating technique. Microstructural analyses by SEM demonstrated the nanostructure of V2O5-SiO2 coatings deposited. XRD analyses revealed that the coating is amorphous at 300 °C and V2O5 phase obtained at 400 and 500 °C demonstrating that coatings are nanocomposites with crystalline V2O5 phase in the amorphous SiO2 matrix. Optical analyses showed that the transparency of the coatings increased with the increase in the annealing temperatures and the highest transparency of about 70% was obtained from the coating annealed at 500 °C.
Investigation of structural, elastic and magnetic properties of Fe65Ni35 and Fe70Ni30 alloys doped with interstitial elements
This study is about how the mechanical, magnetic, and structural properties of Invar alloys change with the addition of interstitial carbon (C) elements. Structural changes of Fe65Ni35 and Fe70Ni30 alloys prepared by melting method in arc furnace were investigated in terms of structural, magnetic and elastic properties. The structural changes were observed with an x-ray diffractometer (XRD). Elastic modulus measurements were performed with impulse excitation technique (IET) device and magnetic properties were measured with a superconducting quantum interference device (SQUID). As a result of the measurements, the addition of the interstitial element caused different effects for two different Invar alloy series. Based on the XRD results, it was concluded that Fe65Ni35 Invar alloy remains as FCC crystal structure within the range of C addition. According to the elastic modulus results for Fe65Ni35, the temperature region corresponding to the Invar property observed shifts near to the room temperature by increasing carbon ratio. From the magnetization results, it was also concluded that the Curie temperatures decrease with increasing C content. In contrast, while the Fe70Ni30 Invar alloy exhibits both BCC and FCC structures together, the BCC structure disappears with increasing amounts of C. According to the elastic modulus results, the Invar property region expands in a larger temperature range by shifting to the higher temperatures with increasing C amount. It was similarly concluded that the Curie temperatures increase with increasing C amount. According to the obtained results, the valence electron numbers and magnetic moment values are evaluated and results interpreted in view of the Slater-Pauling rule for these two Invar systems.
Seramik malzeme tabanlı yansıtıcı dizi anten tasarımı
Alümina yüksek ergime sıcaklığına, dayanıma ve sertliğe sahip seramik esaslı bir mühendislik malzemesidir ve bu özelliklerinden dolayı ileri teknoloji projelerinde uzay sanayinde ve askeri uygulamalarda kullanılmaktadır. Uygulama alanlarından biri olarak, elektronik devre tasarımı için devrelerin taban malzemesinin dielektrik katmanının bu malzemeden üretildiğinden bahsedebiliriz. Her ne kadar ülkemizde elektronik altlık malzeme üretimi yaygın olmasa da, basit, verimsiz ve sinyal kaybı yüksek ürünler üretilmektedir ve üretilen bu malzemeler yüksek performans gerektiren ileri elektronik devre tasarımlarında kullanılamamaktadır. Elektronik altlık olarak istenilen ebatlarda ve kalınlıkta çatlaksız, empüritesiz ve istenilen elektronik özelliklere sahip bir malzeme üretmek oldukça zor bir işlemdir, bu kadar ince bir malzemenin istenilen yüzey özellikleriyle dökmek ve çatlamadan sinterlemek birçok problemi beraberinde getirecektir. Bu tarz ileri teknoloji uygulamalar için yurt dışından, özellikle Amerika, Almanya ve Çin olmak üzere, yüksek performanslı elektronik altlık malzemesi ithal edilmesi gerekmektedir. Ancak "Rogers" firması gibi ileri seviye malzeme üretimi yapan firmaların ürünleri Türkiye ve gelişmekte olan ülkelere tedariki yasaklanmıştır. Proje kapsamında elde edilen sonuçlarla elektronik altlık malzemeye son derece bağımlı olan yansıtıcı dizi antenin (reflectarray) şerit döküm (Dr. Blade) yöntemiyle tasarımı ve gerçekleştirilmesi hedeflenmektedir. Yansıtıcı dizi antenler genellikle yer uydu haberleşmesi, radar ve benzer frekansta çalışan, anten kazancı yüksek ve boyutu olabildiğince küçük olması gereken bir araçtır. Türkiye'de üretimi yapılmakta olan tek altlık malzeme FR4 (Cam Elyaf) altlık malzemesi olduğundan ve bu malzemenin en fazla 7GHz'e kadar elverişli tasarımlarda kullanılabilen bir malzeme olduğundan, ülkemizdeki imkânlar ile bu tasarımların yapılması mümkün değildir ve tasarımda kullanılması gereken malzemeler yurt dışı menşeli olarak elde edilebilir. Projenin amacı Alümina temelli dielektrik bir altlık malzemenin şerit döküm yöntemi ile hazırlanması ve akabinde tasarım esasları, parametreleri ve modellenmesi ile ilgili çalışmalar yapılarak performansı yüksek, sinyal kaybı düşük, 10GHz ve üzeri frekanslarda çalışma olanağı sağlayacak bir malzemenin üretimi hedeflenmektedir. Anahtar Kelimeler: Alümina, Al2O3, Elektronik devre tasarımı, Dielektrik, elektronik altlık malzeme, modellenme, FR4, Askeri projeler, Yapay Sinir Ağları (YSA), Metaheuristic Algoritmalar
Galyum katkılı çinko-oksit ince filmlerin özelliklerine sıçratma gücünün ve kaplama sonrası uygulanan ısıl işlemin etkileri
Saydam iletken oksit filmler (SİO) günümüzde birçok farklı teknolojik çalışmada kullanım alanı bulunan malzemelerdir. Gösterdikleri özelliklere göre düzlemsel güneş pillerinde, düşük emisyonlu pencere camlarında, saydam ısı yansıtıcılarda, elektriksel perde uygulamalarında ve dokunmatik ekran teknolojilerinde kullanılabilirler. Ticari olarak günümüze kadar sıklıkla kullanılmış olan kalay oksit (SnO2) ve indiyum-kalay oksit (ITO) gibi ince filmlere alternatif oluşturan Çinko oksit (ZnO) fimler yakın zamanda kullanılmaya başlanmıştır. ZnO filmlere alüminyum, galyum, magnezyum ve indiyum gibi katkı elementleri ilave edilebilmektedir. Katkı elementlerinin etkisiyle ZnO filmlerin taşıyıcı yoğunlukları arttırılarak filmin elektriksel özellikleri iyileştirilmektedir. SİO filmlerin büyütülmesi aşamasında film özelliklerine etki eden belli başlı parametreler vardır. Bu parametrelerden sıçratma gücü, gaz basıncı, hedef-altlık mesafesi ve kaplama sıcaklığı başlıcalarıdır. Kullanım alanına uygun olarak istenen özelliklerin iyileştirilmesi adına saydam iletken oksit filmlere büyütme işlemi sonrasında bazı ek işlemler uygulanabilmektedir. Isıl işlem ve yüzey pürüzlendirme işlemi bu işlemlerin başlıcalarıdır. Isıl işlem uygulamasında ince filmin yapısı sıcaklık etkisiyle değişim göstermektedir ve uygun sıcaklık, süre ve ortam koşullarında elektriksel, optik ve özellikler iyileşme göstermektedir. Bu çalışmada öncelikle sıçratma gücünün ZnO:Ga ince filmin elektriksel, optik ve yapısal özellikleri üzerindeki etkisi incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar değerlendirilip uygun sıçratma gücü belirlendikten sonra bu sıçratma gücünde büyütülen ZnO:Ga ince filmlerin optik, elektriksel ve yapısal özelliklerine büyütme işlemi sonrasında uygulanan ısıl işlemin etkisi incelenmiştir. Uygulanan ısıl işlemin ZnO:Ga ince filmin elektriksel, optik ve yapısal özelliklerine etkisinin incelenmesine yönelik gerçekleştirilen deneyler farklı sıcaklık ve sürelerde vakum ortamında yapılmıştır. 5 farklı sıçratma gücünde büyütülen ZnO:Ga ince filmler içerisinden elde edilen özellikler bakımından en uygun olan sıçratma gücü seçilmiştir. Daha sonra seçilen sıçratma gücünde büyütülen filmlere 150-250-350-450oC'de her sıcaklık değeri için 2 saat vakum ortamında ısıl işlem uygulanmıştır. Farklı sıcaklıklarda uygulanan ısıl işlemler sonucunda özellikler bakımından uygun olarak seçilen sıcaklıkta (2500C) 1 saat ve 3 saat olmak üzere ısıl işlem uygulanmıştır. Yapılan tüm işlemlerden sonra elde edilen en uygun sıçratma gücü 1,2kW ısıl işlem sıcaklığı 250oC ısıl işlem süresi de 2 saat olarak belirlenmiştir. Seçilen ısıl işlemin seçilen sıçratma gücünde en iyi sonucu verdiğini teyit etmek amacıyla sıçratma yapılan 5 farklı güce 250oC 2 saat vakum ortamında ısıl işlem yapılmıştır. Büyütülen ZnO:Ga ince filmlerin karakterizasyonunda birçok farklı teknik kullanılmıştır. Film kalınlıkları yüzey profilometresi ile ölçülürken ilk aşamadaki özdirenç değerleri 4 uçlu ölçüm probu ile ölçülmüştür. Optik geçirgenlik değerleri spektrofotometre ile ölçülmüştür. Yüzey pürüzlülükleri atomik kuvvet mikroskobu (AFM) ile belirlenmiştir. Yapısal özellikleri taramalı elektron mikroskobu ile görüntülenmiştir. Filmlerin elektriksel özellikleri Hall etkisi ölçüm cihazı ile ölçülmüştür. SİO filmlerde verimliliği değerlendirmek için "figure of merit" olarak adlandırılan Ortalama optik geçirgenliğin özdirenç değerine oranıyla hesaplanmıştır. Farklı sıçratma güçlerinde büyütülen filmlerde değişen güç ile beraber elektriksel ve optik özellikler de değişmiştir. En yüksek optik geçirgenlik değeri 1,2kW sıçratma gücünde yapılan kaplamada %67 olarak ölçülmüştür. Yine aynı sıçratma gücünde en düşük özdirenç değeri ve en düşük yüzey pürüzlülüğü elde edilmiştir. Isıl işlem deneyleri sonucunda ise ZnO:Ga filmlerin özdirenç değerleri 3x10-4 ohm.cm değerlerine kadar ulaşırken %optik geçirgenlik değerleri >%77 değerlerinde ölçülmüştür. Bant aralığı değerleri 3,77eV'dan 3,92'ye çıkmıştır. En düşük özdirenç, en yüksek geçirgenlik, uygun yüzey pürüzlülüğü, yüksek taşıyıcı hareketliliği ve yüksek taşıyıcı yoğunluğu değerleri 1,2kW sıçratma gücünde büyütülen ve 250oC'de 2 saat boyunca vakum ortamında ısıl işlem uygulanan ZnO:Ga ince filmde elde edilmiştir.
Bı̇nalarda enerjı̇ tasarrufu sağlayan nı̇obyum katkılı vanadyum dı̇oksı̇t esaslı termokromı̇k ı̇nce fı̇lmlerı̇n gelı̇ştı̇rı̇lmesı̇ ve karakterı̇zasyonu
Dünya'nın enerji ihtiyacı her geçen gün artmaktadır. Buna bağlı olarak, enerjinin verimli kullanılması gerekliliği durumu, kullanılan enerjinin kullanıldığı ortamda gerçekleşen kayıplarının azaltılması ile sağlanabilir. Dünya genelinde, binaların kullanılan toplam birincil enerjinin %40'ını tükettiği görülmektedir. Binalarda ısı kayıp ve kazançlarının en fazla olduğu kısım pencerelerdir. Bu nedenle, pencere sistemlerinde enerji tasarrufu sağlayan camlar geliştirilmeye başlanmıştır. Enerji tasarrufu sağlayan bu camlar içerisinde değişen ortam koşullarına otomatik olarak tepki verebilen dinamik camlar, bir başka deyişle akıllı camlar, son dönemde oldukça önem kazanmıştır. Akıllı camlar içerisinde değişen sıcaklığa bağlı olarak optik özelliklerini değiştirerek ısı ve ışık kontrolü sağlayan termokromik camlar üzerine yapılan çalışmalar son yıllarda artarak devam etmektedir. Vanadyum dioksit (VO2), 68 °C'de termokromik dönüşüm sıcaklığına sahip olan ve oda sıcaklığına en yakın sıcaklıkta dönüşüm gösteren ve dolayısıyla akıllı pencere sisteminde kullanım potansiyeline sahip bir inorganik malzemedir. Sıcaklığın artması ile yapısında meydana gelen faz dönüşümü (monoklinikten tetragonale) ile malzemenin kızılötesi bölgedeki geçirgenlik değerleri azalmakta ve ısı kontrolü sağlanabilmektedir. Ancak, VO2'nin termokromik dönüşüm sıcaklığı akıllı pencere sistemlerinde kullanılmak için yine de oldukça yüksektir ve bu değerin oda sıcaklığı seviyelerine düşürülmesi için yoğun çalışmalar yürütülmektedir. Bu çalışmalarda, W, Nb ve Mo gibi metal iyonu katkılandırma ile VO2 ince film dönüşüm sıcaklığınının düşürülebildiği belirlenmiştir. Bu tez çalışmasında, binalarda enerji tasarrufu sağlayan niobyum katkılı VO2 esaslı termokromik ince filmlerin geliştirilmesi ve karakterizasyonu amaçlanmıştır. Bu doğrultuda, VO2 ince filmlerin termokromik dönüşüm sıcaklığının düşürülmesi için molce %1, 2,5, 5 ve 7,5 oranlarında Nb+5 metal iyonu katkılandırılarak hazırlanan VO2 esaslı sol çözeltileri altlıktan sodyum atağını önlemek amacıyla önceden SiO2 ara katman kaplanmış soda kireç cam altlıklara kaplanmıştır. Hazırlanan sol çözeltilerinde vanadyum kaynağı olarak vanadyum triisopropoksit (Vtip) ve vanadyum oksiasetilaseton (VO(acac)2) olmak üzere iki farklı başlangıç malzemesi kullanılmıştır. Kaplamaya hazır hale getirilen sol çözeltileri, altlıklar üzerine daldırmalı kaplama yöntemi kullanılarak kaplanmıştır. Başlangıç malzemelerinden +5 değerlikli Vtip kullanılarak hazırlanan numunelere Ar/H2 (hacimce %5) redüktif gaz atmosferi altında 2,5 saat boyunca 525 °C'de ısıl işlem uygulanmıştır. Vanadyum kaynağı olarak +4 değerlikli VO(acac)2 kullanılarak hazırlanan ince film numunelere inert gaz atmosferi altında kontrollü ısıtma ve soğutma yapılarak 1 saat boyunca 550 °C'de ısıl işlem uygulanmıştır. İnce filmlerin sıcaklık ile değişen optik özelliklerini incelemek için dahili ısıtma üniteli UV-Vis spektrofotometre kullanılmıştır. DSC tekniği ile hazırlanan sol çözeltilerin termokromik dönüşüm sıcaklıkları tespit edilmiştir. XRD tekniği ile ince filmlerin ve sol çözeltilerinin kurutulması ile elde edilen toz numunelerin faz analizleri gerçekleştirilmiştir. İnce film numunelerin mikroyapı analizleri SEM/EDS yöntemi ile gerçekleştirilmiştir. İnce film numunelerin kalınlık ölçümleri SEM ve elipsometre kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Tez çalışması kapsamında Vtip ve VO(acac)2 başlangıç malzemeleri kullanılarak hazırlanan ince film numunelerin termokromik özellik gösterdiği ancak kullanılan başlangıç malzemesine bağlı olarak termokromik açıdan farklı karakterler sergiledikleri saptanmıştır. Optik açıdan, VO(acac)2 başlangıç malzemesi kullanılarak elde edilen ince filmlerin görünür bölge geçirgenliklerinin, Vtip başlangıç malzemesi kullanılarak elde edilen numunelerden daha yüksek olduğu belirlenmiştir. Termokromik dönüşüm verimi açısından çalışılan spektral aralıkta Vtip başlangıç malzemesi ile hazırlanan numunelerin VO(acac)2 başlangıç malzemesi ile hazırlanan numunelere oranla daha iyi özellik gösterdiği saptanmıştır. VO2 sentezinde uygulanan ısıl işlem sırasında SiO2 ara katman sodyum difüzyonunu tam olarak önleyememiş ve yapıda vanadyum dioksit fazının yanı sıra sodyum vanadat fazı oluşmuştur. Bununla birlikte XRD analizi ile toz numunelerde ısıl işlem sürecinde VO2 fazı ile birlikte vanadyum oksitin ara fazlarının da (V6O13 ve V2O3) oluştuğu belirlenmiştir. Nb katkı oranına bağlı olarak Vtip numunelerinin termokromik dönüşüm verimleri azalmış, VO(acac)2 numunelerin termokromik dönüşüm verimleri ise artmıştır. Bununla birlikte Vtip başlangıç malzemesi ile elde edilen numunelerin artan Nb katkı oranına bağlı olarak termokromik dönüşüm sıcaklıklarının azaldığı belirlenmiştir. Katkısız olarak elde edilen numunenin dönüşüm sıcaklığı yaklaşık 65 °C iken molce %5 katkılandırılmış numunenin dönüşüm sıcaklığının 41 °C'ye düştüğü belirlenmiştir. Bu tez çalışması sırasında elde edilen ve yaklaşık 41 °C dönüşüm sıcaklığı gösteren, % 40 görünür bölge geçirgenliğine sahip ve 1100 nm'de % 5,3 dönüşüm verimi gösteren %5 Nb katkılı Vtip numunesi çalışmanın optimum özellikler gösteren numunesi olarak belirlenmiştir. Bununla birlikte optimum termokromik özellikleri gösteren katkısız Vtip numunesinin 25 °C ve 100 °C'de 1600 nm'ye kadar geçirgenlik değerleri ölçülmüş ve kızılötesi bölgede artan dalga boyuna bağlı olarak termokromik verimin de arttığı ispatlanmıştır.
Önalaşımlanmış metal tozlarının mikroyapıları ve mekanik özellikleri üzerinde sinter sertleştirme prosesinin etkilerinin incelenmesi
Bu çalışmada sinter sertleştirmenin, Astaloy Mo (ağırlıkça %1,5 Mo ile önalaşımlandırılmış Fe) bazlı toz metalurjik parçalar üzerindeki etkisi incelenmiştir. Bu amaç doğrultusunda 3 farklı toz karışımı ile çalışılmıştır. Bunlar: difüzyon alaşımlandırılmış Distaloy DH (Astaloy Mo-2Cu) bazlı ağırlıkça %0,6 grafit içeren toz karışımı, Astaloy Mo bazlı ağırlıkça %0,6 grafit ve %1 bakır içeren toz karışımı ile Astaloy Mo bazlı ağırlıkça %0,6 grafit ve %2 bakır içeren toz karışımı şeklindedir. Toz karışımları 600 MPa basınç altında preslenmiş ve 1120°C'deki endüstriyel bir fırında, endogaz ortamında 25 dakika sinterlenmişlerdir. Numuneler, sinterleme işleminden sonra 0,5°C/s, 1,5°C/s, 2°C/s ve 3°C/s olmak üzere 4 farklı soğuma hızında soğutulmuşlardır. Üretim aşamasının ardından numune hazırlama işlemi gerçekleştirilmiştir. Sonrasında ise numunelerin mikroyapıları farklı optik mikroskoplar ve taramalı elektron mikroskopları ile incelenmiş, mekanik özelliklerinin belirlenmesi amacıyla da sertlik testleri, üç noktadan eğme testleri ve çekme testleri yapılmıştır. Numunelerin sertlik ve dayanım değerleri ölçülmüş, mikroyapılarındaki fazlar belirlenmiştir. Deneysel çalışmalar sonucunda elde edilen bulgular yorumlanmıştır. Bu çalışmada, belirtilen tozların mikroyapıları ve mekanik özellikleri üzerinde farklı soğuma hızları, bakır miktarları ve alaşımlandırma yöntemlerinin etkisi incelenmiştir. Ayrıca, sinter sertleştirme prosesi geleneksel sinterleme yöntemiyle kıyaslanmış ve sinter sertleştirmenin üstünlükleri gösterilmiştir. Yapılan deneyler sonucunda artan soğuma hızı ile beynitin martenzite dönüşümünün arttığı, dolayısıyla da sertlikte artışın olduğu, sinter sertleştirme ile daha yüksek mukavemetli parçalar elde edilebilineceği görülmüştür. Bununla birlikte, Distaloy DH numunelerinin Astaloy Mo numunelerine kıyasla daha az gözenekli bir yapıda olup, gözeneklerinin de daha küçük çapta olduğu belirlenmiştir. Bu nedenle, Distaloy DH numunelerinin daha iyi mekanik özelliklere sahip olduğu sonucuna varılmıştır.
Kitosan-poliüretan esaslı bileşimlerin çelik ve alüminyum altlıklar yüzeyindeki kendini iyileştirme özelliklerinin incelenmesi
Malzemelerin kendi kendini iyileştirme özellikleri, çizilme, aşınma veya yırtılma sonunda meydana gelen hasarların malzemenin kendisi tarafından onarılması, başka bir deyişle hasar öncesi durumuna benzer yapıya geri dönmesidir. Bu özellikten yararlanılarak metalik yüzeyleri dış ortamın olumsuz etkilerine karşı korumak ve malzemenin estetik görüntüsünü muhafaza etmek için kaplamalar geliştirilmiştir. Kaplamanın çizilmesi durumunda açığa çıkan metal yüzeyi, kaplamanın ısı, ışık ve sıcaklık gibi katalizör yardımıyla kendini onarması sayesinde korunmaya devam eder. Bu çalışmanın amacı, kendini iyileştirme özelliği olduğu bilinen kitosan-poliüretan esaslı kaplamanın kullanıldığı farklı bileşimler hazırlamak ve bu bileşimleri çelik (AISI 1040) ve alüminyum (AA 7178) altlıklar yüzeyine uygulayarak kendini iyileştirme özelliğini takip ve tespit etmektir. Bu amaç doğrultusunda 3 farklı karışım hazırlanmış ve önce bunların metal yüzeyleri kaplama özellikleri incelenmiştir. Daldırma yöntemi ile hazırlanan kaplamalarda homojen kalınlık elde edilemediğinden döndürerek kaplama yöntemi de denenmiştir. Kaplamaların karakterizasyonu çalışmalarında kalınlık ölçümü, gözle inceleme ve elektrokimyasal deneyler kullanılmıştır. Kaplamaların kendilerini iyileştirme özelliğini belirlemek için kaplama yüzeyi keskin bir uçla metal numuneye değecek şekilde çapraz çizilmiş, çizildikten hemen sonra, belirli sürelerde bekletildikten sonra gözle ve optik mikroskop ile inceleme, tuzlu suda bekletme ve elektrokimyasal deneyler yapılmıştır. Polarizasyon eğrilerinde korozyon potansiyelinin çizik sonrası aktif yönlere kayması ve farklı sürelerde bu değerlerde kalması, çizikli kaplamanın yüzeyi korumadığını göstermiştir. Bu da kaplama bileşiminin deney süresince kendini iyileştirmediğini göstermektedir. Deneysel verilere destek sağlamak amacıyla kendini iyileştirme özelliği olan CorrosionX Heavy Duty isimli kaplama ürünü alınmış ve püskürtme yöntemiyle çelik ve alüminyum altlıklara uygulanmıştır. Karakterizasyon çalışmaları hazırladığımız kitosan-poliüretan kaplamalarla aynı şekilde uygulanmıştır. Bu ürün ile yapılan deney sonuçları, CorrosionX Heavy Duty'nin metal yüzeyleri koruduğu, çiziklerde kendini iyileştirdiğini göstermiştir.
Ergimiş magnezya üretim teknolojisi, ürün karakterizasyonu ve refrakter endüstrisinde kullanımı
Manyezit cevheri kostik kalsine, sinter ve ergimiş magnezya üretiminin ana hammaddesi ve doğal kaynağıdır. Türkiye'nin sahip olduğu manyezit cevher yatakları yüksek saflığı, kriptokristalin yapısı ve refrakter uygulamalarındaki özellikleri ile dünya çapında ünlüdür. Yüksek sıcaklık prosesleri için, yüksek sıcaklık ve oksitleyici ortamlarda dayanım gösterebilen refrakter hammaddelerine büyük ihtiyaç vardır. Ergimiş magnezya (FM) 2800°C üzerindeki ergime sıcaklığı ile özellikle çelik üretim sektöründe kullanılan refrakter malzemelerin en önemli bileşenlerinden biridir. Ergimiş magnezya sahip olduğu yüksek yoğunluk, yüksek saflık ve büyük kristalleriyle bilinen en iyi termal ve elektriksel yalıtım malzemelerinden biridir. Ergimiş magnezya Higgins tipi ark ocaklarıyla kostik kalsine magnezyanın ergitilmesi ile 2800°C üzerindeki sıcaklıklarda ergitilmiştir. Ergimiş magnezyanın kalitesi üretildiği manyezit rezervinin cinsine, zenginleştirme proseslerine, ark ocağının elektriksel parametrelerine ve ingotların ayrım prosesine bağlıdır. Elde edilen son ürünler kimyasal analiz, yoğunluk tayini, optik ve elektron mikroskobu incelemesi ve EDX ve XRD analizleri ile detaylıca karakterize edilmiştir. Farklı tür hammaddelerin ergitilmesi ve üretilen ingotların farklı bölgelerinden alınan numuneler kristal çap, yoğunluk ve safsızlık oluşumlarına göre incelenmiştir. Yüksek kaliteli ergimiş magnezya üretimi için ergitilen malzemenin saflığının yüksek olması gerektiği ve safsızlıkların merkezden kabuğa doğru göçü sayesinde ergitme sonucunda saflığın bir miktar daha artırılabildiği bu çalışma sayesinde gösterilmiştir. Üretilen ingotların kolonsal ve merkezdeki eş eksenli kristallerinin, demir-çelik üretiminde kullanılan konvertör ve ark ocaklarının, cüruf ve çok sıcak bölgelerinde bulunacak magnezya-karbon refrakterlerde dayanımı artırmak amacıyla kullanılabileceği görülmüştür.
Selüloz esaslı takviyelendirici içeren yeşil kompozit üretimi
Polimer matrisli kompozitler otomotiv, uzay, havacılık, biyomedikal, deniz ve spor eşyaları, elektronik ve ambalaj uygulamaları gibi alanlarda hızla metal malzemelerin yerini almaya başlamışlardır. Hafiflik, iyi mekanik ve termal özellikler bu malzemelerin uygulama alanlarını gün geçtikçe genişletmektedir. Polimer kompozit malzemeler artan kullanım alanına rağmen, üretimi ve kullanım ömrü sonunda geri dönüşebilirlik problemlerinden dolayı dezavantajlara sahiptir. Son yıllarda artan üretim faaliyetleri sonucunda yenilenebilir ve geri dönüşebilir olmayan kompozit malzeme bileşenleri, kontrolsüz kirliliğe sebep olmaktadır. Kirliliğe bağlı olarak artan çevresel kaygılar, petrol rezervlerinin kısıtlı ve petrol kökenli polimerlerin geri dönüşümünün zor olması bu malzemelerin yerini alabilecek özellikte yeni malzemelerin üretimine yönelme ihtiyacı doğurmuştur. Yeşil polimerler ve kompozitler gibi malzemeler doğal çevreye uyumu, minimumum enerji tüketimi ve yüksek verimle üretilebilme özellikleri dolayısıyla ve oluşan çevre sorunlarına çözüm üretmesi amacıyla doğal döngüye girecek biçimde tasarlanmaya başlanmıştır. Tamamen doğal kaynaklardan elde edilen matris ve takviyelerden oluşan biyobozunur özellikteki yeşil kompozitler, ekonomik ve hafif olmaları yanında istenilen mekanik, termal vb. özellikleri de yerine getirebilmektedir. Polilaktik asit (PLA) yüksek molekül ağırlığına ve farklı yapısal özellikler (yarıkristalin ve amorf gibi) göstermesi nedeniyle birçok temel endüstriyel uygulamada (ambalaj, medikal vb.) kullanılmaktadır. Ayrıca geri dönüşebilme ve kompostlanabilme özelliklerinin yanı sıra yüksek dayanım ve sertliğe sahip, geleneksel petrol esaslı polimerlere alternatif olan en popüler biyopolimer olan PLA, otomotiv uygulamalarını da içeren dayanıklı ürünlerde kullanılmaya başlanmıştır. PLA'nın zayıf olan darbe ve termal dayanım özelliklerini tolere edebilmek için nanokristalin selüloz (NCC) takviyelendirici olarak kullanılmaktadır. Yüksek kristallik ve spesifik yüzey alanı gibi özelliklerinden dolayı polimer matrislerde kullanılabilen NCC çeşitli ilkel ve yüksek organizasyonlu bitkiler ve bakterilerden elde edilmektedir. Sürdürülebilir ve yenilenebilir kaynaklardan elde edilebilir, hafif ve mukavim olması sebebiyle ''yeni nesil yeşil kompozit'' malzemeler için eşsiz bir takviyelendirici seçeneğidir. Sunulan tez çalışmasında; matris olarak polilaktik asit ve takviyelendirici olarak NCC kullanılarak mekanik ve termal özellikleri geliştirilmiş endüstriyel kullanıma uygun tamamen yeşil polimer kompozit malzeme üretilmesi hedeflenmiştir. Çalışmanın ilk aşamasında PLA içerisine takviye edilecek NCC miktarının, ikinci aşamasında ise maleik anhidrit yüzey uyumlaştırıcısının PLA-NCC arayüzey etkileşimine etkisi incelenmiştir. Kompozit granüller üretilirken çift vidalı ekstrüder ile ergiyik karıştırma yöntemi, test numunelerinin şekillendirmesi için ise enjeksiyon kalıplama yöntemi kullanılmıştır. Kompozitlerin yapısal özelliklerini karakterize etmek amacıyla Fourier Kızılötesi Spektroskopisi (FTIR) ve X-ışını Kırınım Analizi (XRD) yapılmıştır. Kompozitlerin morfolojik özellikleri ve matris- takviye etkileşimleri Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ile incelenmiştir. Termogravimetrik Analiz (TGA) ve Diferansiyel Taramalı Kalorimetre (DSC) ile termal özellikler; çekme, eğme ve darbe testleri ile de mekanik özellikler karakterize edilmiştir. Deneysel çalışmalar NCC katkısı arttıkça çekme dayanımı ve kopmadaki uzama değerlerinde düşüş, çekme modülünde artış olduğunu göstermiştir. Maleik anhidrit (MA) uyumlaştırıcı, kompozit yapının çekme modülünü arttırırken çekme mukavemeti ve kopmadaki uzama değerlerini düşürdüğü belirlenmiştir. Eğme testi sonuçlarından en yüksek eğme modülü ve dayanımı PLA-g-MA/NCC5'de gözlemlenmiştir. NCC katkısı eğme modülünü genellikle arttırmıştır. En yüksek eğme dayanımı ise PLA-g-MA (102 MPa) ve PLA-g-MA/NCC5 numunesinde (100 MPa) kompozitlerinde görülmüştür. -30°C'de yapılan İzod darbe testi sonucunda en yüksek darbe dayanımının PLA/NCC3 (5,10 kJ/m2) ve PLA-g-MA/NCC3 (5,10 kJ/m2) kompozitlerine ait olduğu belirlenmiştir. +23°C'de yapılan İzod darbe testi sonucunda da en yüksek darbe dayanımına (4,71 kJ/m2) sahip kompozitin PLA-g-MA/NCC3 olduğu belirlenmiştir. MFI değerleri saf PLA'ya göre tüm kompozitlerde azalmıştır. Bu azalmanın da malzemenin proses edilebilirlik özelliklerini değiştirdiği söylenebilir. Nem tayini analizleri ağırlıkça %5 NCC içeren kompozitlerin nem içeriklerinin diğerlerine göre daha yüksek olduğunu ortaya çıkarmıştır. Ayrıca, DSC analizi NCC kullanımının PLA'nın ısıl dönüşüm sıcaklıklarında dikkate değer değişimlere neden olmadığını göstermiştir. TGA analizleri sonucunda ise termal stabilitede azalma olduğu belirlenmiştir. Yük altında bozunma ve Vicat yumuşama sıcaklığında dikkate değer bir artış olmamakla birlikte özellikle MA, Vicat yumuşama sıcaklıklarını genellikle olumsuz yönde etkilemiştir. SEM analizi sonuçlarından ağırlıkça %3 NCC kompozitlerde üniform dağılım olduğu görülmüştür. Ağırlıkça %5 NCC içeren kompozitlerde ise MA etkisi gözetmeksizin topaklaşma gözlemlenmiştir.
Alümina silikat ve soda kireç silikat camların kimyasal temperlenmesinde kalınlık ve kesme etkisinin incelenmesi
Günümüzde estetik ve fonksiyonel taleplerin artması ve gelişen teknoloji ile üretilen cam kalınlıkları giderek incelmiştir. Camlar inceldikçe ağırlıkları azalmakta ve daha estetik bir görünüme sahip olmaktadır. Ancak bu noktada, incelen camlardan da kalın camlarda ulaşılan mekanik dayanım değerlerini sağlaması beklenmektedir. Mekanik dayanım değerlerini artırmanın yolu üretim sonrası uygulanan ikincil işlemlerdir. Bu işlemlerden en yaygını kimyasal ve ısıl olmak üzere iki çeşidi olan temperleme işlemidir. Bundan yaklaşık 100 sene önce, tarihte ilk defa seramik malzemelerde dekorasyon amaçlı kullanılan kimyasal temperleme işlemi herhangi bir kalınlık kısıtlaması olmaksızın uygulanabilir bir işlemken; ısıl temperleme 2 mm altındaki cam kalınlıklarına uygulanamamaktadır. İyon değişimi esaslı bir işlem olan kimyasal temperleme prosesinde, mukavemetlendirilmek istenen cam malzeme kendi cam geçiş sıcaklığının altında ve içine daldırılacağı tuz banyosu bileşiminin ergime sıcaklığının üzerindeki bir sıcaklığa ısıtılmış tuz banyosunun içine daldırılıp belirli bir süre bekletilir. Bu esnada, cam yapısında bulunan boyutça küçük alkali iyonlarla tuz banyosu içinde bulunan boyutça büyük aynı değerlik elektron sayısına sahip iyonlar yer değiştirir. Kimyasal bağ oluşturmaksızın cam yüzeyinden belirli bir derinliğe nüfuz ederek cam yapısına katılan boyutça büyük iyonlar cam yapısında artık gerilmeler oluşturur. Merkezi gerilim ile dengelenen bu artık gerilmeler ise camın mekanik dayanımını artırır. Difüzyon mekanizması ile ilerleyen kimyasal temperleme prosesinde, proses verimine etki eden çok sayıda faktör vardır. Bunlar kimyasal temperleme prosesi süresi, sıcaklığı, tuz safiyeti ve bileşimi, cam kompozisyonu, proses kademesi, ön / son işlemler ve fırın tipidir. Literatürde daha önce kimyasal temperleme konusunda yapılan çalışmalarda proses sıcaklığı ve süresinin, tuz safiyeti ve kompozisyonu, cam kompozisyonu, ilk ve son işlemlerin proses verimine etkisi incelenmiş ancak diğer faktörlerin etkisi konusunda sistematik ve kapsamlı bir çalışma gerçekleştirilmemiştir. İnce cam kullanımının giderek arttığı günümüzde, kimyasal temperleme işlemi ticari olarak taşıdıkları büyük önem nedeniyle inceltilmeleri ve hafifletilmeleri konusunda yoğun çalışmalar yapılan elektronik ekran camlarına, otomobil camlarına ve cam ev eşyalarına da uygulanmaktadır. Dolayısıyla kimyasal temperleme prosesine kalınlığın etkisini bilmek ince camların uygulama alanlarını belirlemek açısından büyük önem taşımaktadır. Ayrıca incelen cam kalınlıkları ile yeni cam kesim teknikleri gelişmiş, ince camların kesiminde temassız kesim yöntemleri ön plana çıkmıştır. Bu anlamda, kesim tipi sonucu meydana gelen farklı kenar kalitelerinin kimyasal temperleme proses verimine etkisinin bilinmesi de önem kazanmıştır. Bu tez çalışmasının amacı, alümina silikat ve soda kireç silikat esaslı camların farklı süre ve sıcaklıklarda kimyasal temperleme işlemi ile güçlendirilmesi ve kimyasal temperleme işlemine cam kalınlığının ve cam kesme tipinin etkisinin incelenmesidir. İki grup halinde yapılan deneysel çalışmaların ilk bölümünde 1,1 ve 0,7 mm olmak üzere iki farklı kalınlığa sahip iki farklı cam kompozisyonu için farklı kimyasal temperleme sıcaklık ve sürelerinde çalışılmış; yapılan mekanik, optik ve yapısal analizlerle kimyasal temperleme prosesine cam kalınlığının etkisi araştırılmıştır. İkinci grup çalışmalarda ise, CO₂ lazer, elmas ve yeşil lazer kesme tipleri ile kesilmiş tek bir kalınlık ve kompoziyona sahip camlar, ilk grup çalışmadan yola çıkılarak seçilen tek bir sıcaklık ve sürede kimyasal temperleme prosesine tabi tutulmuş ve yapılan mekanik analizler ile kesme tipinin kimyasal temperleme proses verimine etkisi araştırılmıştır. Tez kapsamında yapılan çalışmalar sonucunda, cam kalınlığının kimyasal temperleme proses verimine etkisinin neredeyse olmadığı, kesme tipinin ise kimyasal temperleme proses veriminde etkili olduğu ve en pozitif sonuçların sağladığı yüksek kenar kalitesi sayesinde CO2 lazer kesim tipi ile kesilen camlarda elde edildiği belirlenmiştir.
Tel ark katmanlı imalat yöntemi ile yüksek aşınma dayanımlı malzeme üretimi ve özelliklerinin karakterizasyonu
Bu çalışmada, Plazma Tel Ark Katmanlı İmalat (P-TAKİ) yöntemi ile yüksek alaşımlı ve orta karbonlu çelik tel kullanılarak malzeme üretimi başarılı bir şekilde gerçekleştirilmiştir. Üretim işlem şartları araştırılarak parametreler belirlenmiş ve üretilen malzemelere ısıl işlem ve kriyojenik işlem uygulanmıştır. Bu malzemelerin işlemsiz, ısıl işlemli ve ısıl işlemli+kriyojenik işlemli numuneleri üzerinden mekanik ve kimyasal özellikleri karşılaştırılmış; mikroyapılarındaki değişimler, çekme mukavemeti, aşınma davranışları ve sertlikleri araştırılarak tribolojik özellikleri incelenmiştir. Deneysel çalışmalarda 0,4 C'lu ve yüksek alaşımlı (Cr-Si-Mn) çelik tel kullanılarak P-TAKİ yöntemi ile AISI 304 paslanmaz çelik plaka üzerine üç adet malzeme biriktirilmiştir. Üretilen malzemeler karşılaştırıldığında, işlemsiz üst bölge numune mikroyapısında martenzit ve östenik adacıkları oluşumu gözlenmiş, alt bölge numunesinde martenzit ve östenit adacıkları yanısıra daha sık beynit yapısı görülmüştür. Cr (4,4) elementi nedeniyle homojen dağılımı olmayan karbür taneleri görülmüştür. Isıl işlem ile su verilmiş ve menevişlemeye tabi tutulmuş numunlerde hızlı soğuma sonucunda daha belirgin martenzitik yapı ortaya çıkmıştır. Temperleme sonrasında beklenildiği gibi karbürlerin homojen bir şekilde çökeldiği tespit edilmiştir. Isıl işlem sonrası kriyojenik işlem de uygulanan numunelerde mikroyapıda belirgin bir farklılık görülmemiştir. Ancak mikroyapı içerisinde daha ince taneli karbürlerin homojen çökelme şeklinde ortaya çıktığı net bir şekilde görülmüştür. Makro ve mikrosertlik değerleri, kırılma tokluğu ve aşınma değerleri ısıl işlem ve arkasından yapılan kriyojenik işlem ile iyileşme göstermiştir. Çekme deneylerinde ısıl işlem ve kriyojenik işlemle birlikte çekme ve akma mukavemetlerinde artış gözlenmiştir. Anahtar Kelimeler: Mikroyapı, Kriyojenik İşlem, Mekanik Özellikler, Tel Ark Katmanlı İmalat, Triboloji, Orta Karbonlu Çelik.
Lamine yapılı metalik kompozitlerin sürtünme ve aşınma davranışlarının araştırılması
Bu çalışmayla farklı karakterlerdeki metalik sürtünme malzemeleri döküm yoluyla katmanlar şeklinde birleştirilerek lamine kompozitlerin üretilmesi ve üretilen kompozitlerin değişik sürtünme koşullarındaki sürtünme ve aşınma davranışlarının belirlenmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla kurşunlu bronz alaşımı (Cu6Sn12Pb), GG25 ve Ni3Al metaller arası bileşiği kompozitin lamine katmanları olarak kullanılmıştır. Bu kompozitte bronz matris elemanı, Ni3Al aşınmayı kontrol eden eleman ve GG25 de sürtünmeyi kontrol eden eleman olarak kullanılmıştır. Çalışma kapsamında farklı sürtünme karakterleri olan üç sürtünme malzemesi birbirine paralel ince lamineler şeklinde hazırlanmıştır. Öncelikle kompozitin her bir bileşeni ASTM G99 metoduna uygun olarak CSM Tribometer cihazı ile test edilmiş ve farklı sürtünme koşullar için sürtünme ve aşınma davranışları belirlenmiştir. Farklı kalınlıktaki lamine yapılı metalik kompozitler benzer koşullar altında test edilmiş, sürtünme ve aşınma davranışları incelenerek bileşenlerin sürtünme ve aşınma davranışlarıyla karşılaştırılmıştır. Tüm malzemelerin aşınma davranışlarının belirlenmesi için aşınma yüzeyleri optik mikroskop ve taramalı elektron mikroskop ile analiz edilmiştir. Genellikle, fren balatalarının 0,35-0,55 değer aralığında sürtünme katsayısına sahip olması beklenir. Elde edilen sonuçlar göre kompozitlerin sürtünme katsayı değerleri en yüksek 0,79 ve en düşük 0,46 olduğu tespit edilmiştir. Bu değerler, kompozit malzemelerin bileşen oranlarının değiştirilmesi ile sürtünme katsayısı değerinin istenilen değere ulaşılabileceğini göstermektedir.
Şekillendirme sonrası sac parçalarda kalıntı gerilimin parça performansına etkisinin incelenmesi
daha sonra Malzemeler, üretimleri esnasında ve sonrasında şekillendirme ve ilave süreçler sonrasında (kaynak, işleme, ısıl işlem vb. gibi) bazı yüklere ve gerilmelere maruz kalırlar. Bu gerilmeler bulundukları bölgelere göre malzemenin yorulma davranışını etkilemektedir. Bu gerilmelere artık gerilme veya kalıntı gerilme adı verilmektedir. Artık gerilme veya kalıntı gerilme, üretim sırasında malzeme içerisinde kalan gerilmeye verilen isimdir. Malzeme üzerindeki gerilmeler dış kuvvetler uygulandığında artmaktadır. Uygulanan gerilmeler ve artık gerilmeler, malzemenin nihai dayanımını veya performansını belirlemek için bir arada değerlendirilmektedir. Örneğin, artık gerilmeler büyükse, malzeme yüksek gerilmelere karşı dayanıklı olmayacaktır. Kalıntı gerilmelerin, yorulma çatlağı başlaması, ilerlemesi ve dolayısıyla yorulma ömrü üzerinde önemli bir etkiye sahip olduğu bilinmektedir. Bu etkiler genellikle deneyimsel bir yaklaşımla nicelleştirilmiş olsa da gerçek bir korelasyon kurulamamıştır. Bu tezde şekillendirme operasyonlarının etkisini görebilmek adına 2 süreçte deneysel çalışmalar gerçekleşmiştir. İlk çalışmada otomotivde en çok kullanılan sacların farklı kalınlıklarından temin edilerek şekillendirmeler sonucunda gerilmelere bakılmıştır. İkinci aşamada ise bir jant üretimini tüm basamaklarından numuneler alınarak gerilmenin nasıl değiştiği gözlenmiştir. Sonrasında farklı gerilme giderme işlemleri yapılarak yorulmaya etkileri incelenmiştir. Plaka ile ilgili yapılan çalışmalarda sacların şekillendirmeleri arttıkça gerilmelerin hadde yönüne dik olarak arttığı, hadde yönünde gerilme değişikliği olmadığı görülmüştür. Şekillendirme arttıkça gerilmenin arttığı, sacın cinsi ve kalınlık değiştikçe gerilmenin bundan çok etkilenmediği tespit edilmiştir. İkinci aşamada, jant üretim basamaklarından alınan numunelerde tanımlanan noktalar incelenmiş ve çalışmanın ilk aşamasına paralel sonuçlar tespit edilmiştir. Sonrasında nihai jant üzerinde yapılan farklı sürelerde metal bilyeleme (shot peening) operasyonlarından çıkan jantlar kırılana kadar test edilmiştir. Sonuçlara kalıntı gerilme değerleri ve yorulma değerlerinin paralel oldukları görülmüştür. Yapılan çalışmalar sonucunda gerilmenin şekillendirme ile sac cinsinden ve kalınlıktan bağımsız olarak çok ciddi artabileceği, bunun gerçek parça üretimi ile paralel olduğu ve bu gerilmelerin yorulma ömrünü direk etkiledikleri anlaşılmıştır.
Yüzey özellikleri femto saniye lazer ile değiştirilen yeni nesil alaşımların sentetik vücut sıvısı ortamında biyouyumluluk incelemesi
Günümüzde çeşitli kemik ve eklem rahatsızlıklarını tedavi etmek veya desteklemek amacı ile metalik implantlar kullanılmaktadır. Paslanmaz çelik, Co-Cr alaşımları, Ti ve Ti alaşımları ortopedik implantlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Birçok avantajı bulunan bu metalik malzemelerin biyouyumluluk ve osseointegrasyon özelliklerinde eksiklikler göze çarpmaktadır. Son zamanlarda yeni nesil alaşımlardan olan TiAlNb alaşımı ve yüksek entropili TiTaHfNbZr alaşımı, içeriğindeki biyouyumlu elementler, kemik doku ile elastik uyumu ve biyouyumluluk açısından umut vaat eden biyomedikal alaşımlar olarak dikkat çekmektedir. Ancak her iki alaşım için de biyouyumluluk üzerine yeterince çalışma bulunmamaktadır. Ayrıca bu alaşımların da ortopedik uygulamalarda kemik doku ile daha iyi bağlanabilmesi için yüzey özelliklerinin geliştirilmesine ihtiyaç duyulmaktadır. Metalik alaşımların yüzey özelliklerinin geliştirilmesi amacı ile kullanılan en güncel yöntemlerden biri olan femto saniye yüzey işleme yöntemi, yüzeyde homojen bir topografya sağlanması ve malzeme ile çok kısa süreli etkileşim nedeni ile faz dönüşümü gibi olumsuzluklar yaratmaması gibi avantajları ile biyomedikal uygulamalar için yüzey işleme teknikleri arasından ön plana çıkmaktadır. Ancak literatürde yeni nesil biyomedikal alaşım yüzeylerinin lazer işleme yöntemi ile işlenerek biyomalzeme olarak kullanımı ile ilgili çalışmalar sınırlıdır. Bu motivasyonlar ile bu çalışmanın ilk bölümünde TiAlNb alaşımının biyouyumluluğu üzerine sentetik vücut sıvısı ortamında bir ön araştırma yapılmış ve Al iyon salımının yüzey modifikasyon yöntemleri ile önlenmesi gerektiği sonucuna varılmıştır. Çalışmanın ikinci bölümünde ise yüksek entropili TiTaHfNbZr alaşımının yüzeyinde femto saniye lazer işleme yöntemi kullanılarak çeşitli desenler ve tekrar sıklıklarında yüzeyler elde edilmiştir. Elde edilen çeşitli yüzeyler, ıslanabilirlik ve yüzey enerjisi gibi özellikler açısından karakterize edildikten sonra ex situ düzeyde biyouyumluluk testlerine tabi tutulmuş ve yüzeylerin sentetik vücut sıvısı ile etkileşimi ve biyoaktivitesi incelenerek yüzey özellikleri ile ilişkili şekilde biyouyumluluk değerlendirmesi yapılmıştır.
Tungsten ilavesinin Fe-Al-Cr esaslı demir alüminidlerin aşınma davranışına etkisinin belirlenmesi
Mükemmel korozyon ve oksitlenme direnci, düşük maliyeti, nispeten yüksek mukavemeti ve aşınma direnci nedeniyle Demir (Fe)–Alüminyum (Al) esaslı malzemeler deniz suyu, yüksek sıcaklık, yüksek tuz ve vakum vb. zorlu ortamlarda kullanım için çalışılmakta olan malzeme grubundandır. Bu alaşımlardan Fe3Al metallerarası bileşikleri, yüksek mukavemet/yoğunluk oranı, düşük hammadde maliyeti, yüksek aşınma direnci ve yüksek sıcaklıklarda oksitleme, kükürtleme ve karbonlaştırma ortamlarında mükemmel korozyon direnci nedeniyle yapısal malzemeler olarak çeliklerin yerine potansiyel uygulamalar için büyük ilgi görmektedirler. Ancak Fe3Al malzemesinin sulu ortamdaki tribolojik özellikleri hakkında çok az çalışma bulunmaktadır. Proje yürütücüsünün krom (Cr)–itriyum (Y) içeren Fe–28Al (Fe3Al) alaşımların tungsten (W) ilavesine bağlı olarak yüksek sıcaklık özelliklerinin belirlendiği çalışmasında korozyon ve mukavemet değerlerinde önemli iyileşme sağlanmıştır. Bu çalışmada, atomca % olarak (at.%) 0,5; 1,0; 1,5 oranlarında W ilavesinin Fe–at%.28Al–5Cr ve Fe–at.%28Al–5Cr–0,1Y alaşımlarının kuru ve sulu ortamda (deniz suyu) aşınma davranışlarına etkisi incelenmiştir. Vakum ark ergitme ile üretilecek alaşımların malzeme karakterizasyonu ve aşınma mekanizmasının belirlenmesi için optik metalografi, XRD ve SEM/EDS incelemelerinden faydalanılmıştır. Kuru ortamda aşınma için 0,1 Y ilaveli dörtlü alaşımlarda en düşük W içeriğine sahip Fe28Al alaşımında en yüksek aşınma direnci elde edilebilmiştir. Bu alaşımda Y elementinin yani oksit direnci sağlayan nadir toprak elementinin etkisi görülmüştür. Deniz suyu ortamında Fe28Al alaşımı hem mekanik aşınma hem de kimyasal korozyona maruz kalmaktadır. Fe28Al ve Fe28Al5Cr–W alaşımlarının yüzeyindeki pürüzlülük ve oyuklar, sürtünme ve aşındırma gibi mekanik kuvvetlerin etkisiyle abrazif aşınmanın meydana geldiğini ve deniz suyundaki tuz ile kum parçacıklarının bu aşınmayı tetiklediğini göstermektedir.
Buzlanmayı önleme uygulamaları için fonksiyonel kompozit malzemeler
Havacılıkta ve birçok mühendislik alanında buzlanma hem ekonomik açıdan hem de güvenlik açısından olumsuz sorunlara neden olmaktadır. Bu olumsuz koşulların önlenmesi amacıyla çeşitli önlemler ve yöntemler uygulanmakta hatta her geçen gün birçok yenilikçi yaklaşım oluşturulup, geliştirilmektedir. Havacılıkta uçuş güvenliği adı altında geçen buzlanma önleme ve giderme yöntemleri kimi zaman yeterli olmamakta ve yeni uygulamalara ihtiyaç duymaktadır. Yeni yaklaşımlarda buzlanmanın yoğun olduğu durumlarda buz çözme ve buzlanma önleme uygulamaları için oluşturulan kompozit malzemelerle uçuş güvenliğinin yanı sıra düşük maliyet ve kolay uygulanabilirlik açısından bazı çalışmalar yürütülmektedir. Buzlanmayı önleme ve giderme yöntemlerinin başında elektrotermal uygulamalar gelmektedir. Bu yaklaşımda elektrik yardımıyla ısıtılan yüzeylerde buz oluşumunun önlenmesi (anti-icing) ya da buzlanma sonrası yüzeyin ısıtılarak yüzeydeki buz tabakalarının uzaklaştırılması amaçlanmaktadır (de-icing). Mevcut elektrotermal sistemlerde geleneksel ısıtıcı malzemelerin kullanılması, bu malzemelerin sınırlı esneklik ve yüksek güç tüketimi dezavantajları sebebiyle yaygınlaşmalarını kısıtlamaktadır. Yakın zamanda yenilikçi malzemeler kullanılarak daha verimli elektrotermal ısıtma sistemleri geliştirilmeye çalışılmıştır. Bu tez çalışmasında gümüş nanotel esaslı kompozitlerin elektromermal özellikleri incelenmiştir. Polyol yöntemi ile üretilen gümüş nanoteller saflaştırma sonrası sprey kaplama yöntemiyle cam, PET ve PC gibi alttaşlar üzerine kaplanmışlardır. Kaplama sonrası gümüş nanotellerin yüzeyleri epoksi veya ısıya dayanıklı akrilik bazlı sprey boya ile kaplanarak kompozit ısıtıcılar elde edilmiştir. Üretim sonrası gerçekleştirilen opto-elektronik ölçümlerde gümüş nanotel temelli kompozitlerin düşük direnç ve yüksek şeffaflığa sahip olduğu görülmüştür. Kompozit yapıların elektrotermal ölçümlerinde ise sıcaklık dağılımı, ısınma davranışı gibi özellikleri irdelenmiştir. Son olarak gerçekleştirilen yüzeyde buz oluşturma ve buz giderme testlerinde ise özellikle ısıya dayanıklı akrilik boya kaplı gümüş nanotel/PC kompozitlerin hidrofobik yüzey özellikleri ve uygulanan voltaj altında hızlı buz giderme davranışı gösterdikleri gözlenmiştir.
Seçici lazer ergitme ile üretilen maraging çeliğinin mikroyapı, mekanik ve aşınma özelliklerine kriyojenik işlemin etkisinin incelenmesi
Seçici Lazer Ergitme (SLE), yoğun lazer ışığı kullanarak metal tozunu ergitip birleştiren üç boyutlu üretim yöntemidir. SLE yönteminin bu kadar dikkate değer hale gelmesinin sebebi, karmaşık geometriye sahip parçaların üretimini kolaylaştırması ve hızlı prototiplerin yapılmasına izin vermesidir. Bu çalışmada, SLE ile üretilmiş 1.2709 maraging çeliği numuneleri kullanılmıştır. Maraging çeliklerinin, ısıl işlem sırasında oluşan intermetalik fazlar ve çökeltiler sayesinde üstün mukavemete sahip oldukları bilinmektedir. Kriyojenik işlem, istenilen mekanik ve mikroyapısal özellikleri elde etmek için malzemelerin düşük sıcaklığa (-196 °C) soğutulması ile geleneksel ısıl işlemi tamamlayan bir uygulamadır. Bu çalışmada, SLE ile üretilmiş ve ısıl işlem görmüş maraging çeliğinin mekanik özellikleri ve aşınma davranışı üzerinde, kriyojenik işlemin etkisi incelenmiştir. Çalışma sırasında, çelik numunelerine çözeltiye alma işlemi (940 °C / 2 saat), yaşlandırma ısıl işlemi (520 °C / 6 saat) ve kriyojenik işlem (-196 °C / 12 saat / 24 saat / 36 saat / 48 saat) uygulanmıştır. Numunelere her ısıl işlem aşamasında aşınma, sertlik ve çekme testi uygulanarak; karakterizasyon analizleri (X Işınları Difraksiyonu (XRD), Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), Enerji Dağılım Spektrometresi (EDS)) ile yapısal özellikleri incelenmiştir. Elde edilen deneysel veriler ışığında, yaşlandırma işlemi görmüş numunelerdeki kriyojenik işlemin etkileri literatürde bildirilen 1.2709 çeliğin özellikleri ile karşılaştırılmıştır. Deney sonuçları, ısıl işlem ve kriyojenik işlem uygulanan numunelerde elde edilen sertlik değerinin yaklaşık 50 HRC olduğunu göstermektedir. En yüksek aşınma direncinin ise ısıl işlemin ardından 36 saat kriyojenik işleme tabi tutulan numunelerde elde edildiğini göstermektedir. En yüksek çekme mukavemeti değeri ise -196 °C'de 24 saat boyunca kriyojenik işleme tabi tutulan numunelerde 1788 MPa olarak tespit edilmiştir.
Atık plastik pet tozu ile döküm tipi polyester matrisli kompozite ilave edilen perlit ve pomzanın etkilerinin incelenmesi
Bu çalışmanın temel hedefi, doğada atık olarak bulunan polietilen tereftalat (PET) malzemelerinin belirli öğütme işlemlerinden geçirilerek sıvı halde bulunan döküm tipi polyester ile kompozit hale getirilmesi ve bu süreçte doğada saf olarak bulunan perlit ve pomza madenlerinin partükül boyutlarda eklenerek yeni bir kompozit malzeme oluşturulmasıdır. Oluşturulan bu kompozit malzemelerin, dayanımı ve kolay bulunabilirliği açısından ekonomik bir avantaj sağlaması amaçlanmaktadır. Araştırmada ayrıca, pomzanın mukavemetini artırmaya yönelik özelliklerinin belirlenmesi ve mevcut polimer malzemelere göre daha kararlı ve uzun ömürlü bir yapıya sahip olması, üretimde daha verimli bir malzeme oluşturulmasını hedeflenmektedir. Mikro yapıların incelenmesi için perlit ve pomza katkılı kompozit malzemenin atomik içyapısı, yüzey pürüzlülüğü ve mukavemet özellikleri SEM, EDX, XRD, TGA, FT-IR ve AFM testleri kullanılarak; mekanik davranışlarını incelemek için de sertlik, çekme, basma ve eğme testleri kullanılarak analiz edilmiştir. Bu bağlamda, belirli oranlarda perlit ve pomza takviyeli kompozit malzemeler, silikon kalıplara dökülerek kalıplanmıştır. Oluşturulan numuneler, farklı oranlarda perlit ve pomza içeren 9 gruba ayrılmıştır. Her gruptan seçilen bir numune üzerinde detaylı analizler gerçekleştirilmiştir. Araştırma bulguları, polyester kompozitlerin mekanik özelliklerinin, kullanılan katkı malzemelerine ve bunların kombinasyonlarına bağlı olarak önemli ölçüde değişkenlik gösterdiğini net bir şekilde ortaya koymaktadır. Mikrosertlik değerleri, matris numunesinin 6.42 Hv değerine karşılık, %50 atık plastik içeren numunede 61.55 Hv değerine ulaşarak yaklaşık 10 kat artış sergilemiştir. Çekme dayanımı açısından, çoklu katkı kombinasyonları en yüksek dayanımı göstermiş olup, 4 nolu numune 52 N/mm² çekme gerilmesi değerine ulaşarak matris numunesinin (30 N/mm²) değerini %73 oranında aşmıştır. Basma dayanımında ise, %50 atık PET içeren 4 nolu numune 95 N/mm² ile olağanüstü bir değer sergileyerek matris numunesinin (60 N/mm²) basma dayanımını %60 oranında artırmıştır. Eğme testlerinde, ham perlit katkılı 2 nolu numune 55 N kuvvet ile en yüksek eğme dayanımına ulaşmıştır. Bu sonuçlar, atık ve doğal katkı malzemelerinin polyester kompozitlerde yapısal dayanımı optimize etmek için umut vadeden alternatifler olduğunu, ancak hedeflenen uygulamaya yönelik en uygun malzeme özelliklerini elde etmek için katkı türü, oranı ve kombinasyonunun titizlikle ayarlanmasının kritik önem taşıdığını teyit etmektedir. Anahtar Kelimeler:Perlit, Pomza, Atık Plastik, Kompozit, Mekanik Özellik, Mikroyapı
Elektrolitik sert krom kaplanmış 1010 ve 1040 çelik yüzeylerin nitrürlenmesi ve nitrokarbürlenmesi
Çelikler, bazı üstün mekanik özelliklerinden dolayı yüzyıllardır en çok kullanılan malzeme olma özelliğini sürdürmektedirler. Günümüzde çelik malzemeler, kimyasal bileşiminin ve içyapılarının farklı olmasından dolayı birçok farklı türde bulunmaktadırlar. Çeliğe değişik oranlarda alaşım elementleri ilave edilerek ve/veya çeşitli işlemlerle içyapı kontrol edilerek kullanım amacına göre değişik özelliklerde çelikler elde edilir. Bu üstün özelliklerinin yanında çeliklerde bazı sınırlamalar söz konusudur. Bu sınırlamalar özellikle yüzey bölgesindeki malzeme özelliklerinden kaynaklanmaktadır. Bazı çelik türlerinin düşük korozyon direnci göstermesi çeliğin kullanım ömrünü kısaltmaktadır. Korozyona uğrayan çelikte gözle görülebilen olumsuz değişikliklerin yanında, mukavemet azalması ve tribolojik yönden kötüleşme gibi özellik kaybı da gerçekleşmektedir.Aşınma ve korozyona karşı dirençsiz olan çelikler, yüzeylerindeki düşük olan özelliklerini geliştirmek amacıyla yüzey işlemlerine tabi tutulur. Yüzey işlemleri, malzeme yüzeyinde yeni bir tabaka oluşturacağı gibi yüzeyin kimyasal bileşimini değiştirerek de yapılabilir.Alaşım elementleri çeliğin tamamen içerisine katılmakla beraber üretimden sonra çelik yüzeyinde biriktirme ve alaşımlama şeklinde de oluşturulabilir. Bölgesel olarak yapılan bu işlemler maliyetten kazanım ve farklı özelliklerin bir arada bulunması gibi avantajlar sağlamaktadır.Çalışma toplam 7 bölümden oluşmaktadır. İlk Bölümde Giriş, Tezin Amacı ve Literatür İncelemesi bulunmaktadır. 2. Bölümde çeliklerden ve çeliklerin yüzey özelliklerini geliştirmekten bahsedilmiştir. 3. Bölümde difüzyon ve mekanizmalarından bahsedildikten sonra difüzyon yöntemlerinden olan nitrürleme ve nitrokarbürleme sırasıyla 4. ve 5. Bölümlerde anlatılmıştır. 6. Bölüm deneysel çalışmalardan oluşmuştur. 7. Bölümde ise genel olarak sonuçlar özetlenmiştirBu çalışmada, AISI 1010 ve AISI 1040 çelik yüzeyler elektrolitik olarak sert krom kaplanmış ve 3 farklı sıcaklıkta (600, 700 ve 800 0C), % 60 N2 + % 40 H2 atmosfer ortamında, 5 saat süreyle plazma nitrürleme işlemine tabi tutulmuştur. Ayrıca, yine sert krom kaplanmış bu numuneler % 45 CO2 + % 29 NH3 + % 26 N2 gaz karışımında 560 0C' de 8 saat süreyle gaz nitrokarbürleme işlemleri uygulanmıştır. Yüzey işlemlerine tabi tutulan çelik numuneler, XRD analizleriyle karakterize edildikten sonra taramalı elektron mikroskobunda mikroyapısal incelemeleri gerçekleştirilmiş, EDS ve Line Scan analizleri yapılmıştır. Daha sonra yapışma ve sertlik testleri uygulanmış ve % 3.5' lik NaCl çözeltisi içerisinde korozyon testleri yapılmıştır. Elde edilen bulgularla, farklı koşul ve malzeme açısından numuneler karşılaştırılmıştır.Sonuçta, elektrolitik sert krom kaplanmış ve nitrokarbürlenmiş çelik numunelerde gaz nitrokarbürleme işlemindeki seçilen deney koşullarının uygun olmadığı tespit edilmiştir. Plazma nitrürlemede ise, en iyi koşulların, korozyon direnci ve yapışma özellikleri değerlendirilerek hem AISI 1010 hem de AISI 1040 çelikleri için 600 0C sıcaklıkta 5 saat süreyle yapılan deneylerde, sertlik değerleri göz önüne alınarak ise 800 0C sıcaklıkta 5 saat süreyle yapılan deneylerde elde edilmiştir.
Alüminyum alaşımlarının dökümünde kullanılan tane küçültücüler
Saf alüminyum, düşük yoğunluk, yüksek plastisite, yüksek ısı iletkenliği ve yeryüzünde bulunabilirliği sebebi ile endüstride yaygın olarak tercih edilmektedir. Fakat kaba taneli yapısı ve nispeten düşük mekanik özellikleri nedeni ile kullanımı kısıtlanmaktadır. Alaşımlama ya da tane küçültme işlemi ile olumsuzlukların giderilmesi gerekmektedir. Kimyasal tane küçültme işlemi, alüminyum alaşımlarının döküm proseslerinde bu amaca hizmet eden rutin bir adım haline gelmiştir. Bu işlemin amacı, ergiyiğe bir takım ilaveler yapılması ile heterojen çekirdeklenmenin sağlanmasıdır. Daha fazla aktif çekirdekleyici, tane boyutunun küçülmesine neden olmaktadır. Burada temel prensip; ergiyik içerisindeki çekirdekleyici ajanların, farklı noktalarda katılaşmayı sağlayarak tane büyümesini engellemesi ve eşeksenli küçük tanelerin oluşumunu teşvik etmesidir. Alüminyum alaşımlarının tane küçültme uygulamalarında çeşitli mastır alaşımları kullanılmakla birlikte en popüler ve etkin olanı Al-5Ti-1B alaşımıdır. Bu alaşımın yapısında bulunan TiAl3 ve TiB2 fazları, heterojen çekirdekleyici nokta işlevi görerek çekirdeklenmeyi sağlamaktadır. Mastır alaşımın tane küçültme etkinliği, bu fazların boyut dağılımı ve morfolojileri ile ilgilidir.Bu çalışmada ticari saf alüminyuma, K2TiF6 ve KBF4 tuzları ilave edilerek Al-5Ti-1B tane incelticiler üretilmiştir. Ergitme, alaşımlandırma ve döküm işlemi sırasında parametrelerde yapılan değişikliklerin ve döküm sürecinden sonra gerçekleştirilen plastik şekil verme ile ilgili ek işlemlerin, nihai ürünün tane inceltme performansına etkileri incelenmiştir. Üretilen Al-5Ti-1B bileşimindeki tane incelticilerin ticari saf alüminyuma (AA 1050) ilavesi ile tane küçültme etkinliklerinin karşılaştırması yapılmıştır. Bu doğrultuda üretim esnasında rol alan değişkenlerin etkileri incelenerek üretimin optimizasyonu ve nihai ürüne yapılacak ek işlemlerle tane inceltme performansının iyileştirilmesi hedeflenmiştir.
Antiperovskit mangan karbid sistemlerin üretimi ve manyetik özelliklerinin incelenmesi
AXMn3 (X=Karbon,Bor,Nitrojen; A=Sn,Ge,Zn) şeklindeki Mn temelli antiperovskitler süper kritik yüksek manyetik direnç (GMR), geniş magnetokalorik etki (MCE), negatif termal genleşme gibi özellikler gösterdiğinden manyetik soğutma teknolojisi gibi teknolojik uygulamalar için ilgi çekici malzemelerdir. Bu yaklaşım altında bu tez çalışmasında GaCMn3 sistemi ile çalışılmış ve manyetik soğutma teknolojisinde kullanıma alternatif olabilecek optimum şartlar ve sisteme katkılanacak elementlerin manyetik özelliklere etkisi incelenmiştir. Bu sistemlerin manyetik özellikleri SQUID (Sample Quantum?) yapısal karekterizasyonu için x-ışını kırınım desenleri XRD ile incelenmiştir.Anahtar Kelimeler: Antiperovskit, negatif termal genleşme, manyetokalorik etki, mangan karbid
Alçı hidratasyonunda morfolojiye etki eden faktörler
Dereceli hassas kalıba döküm yönteminde, hazırlanan kalıbın morfolojisi (mikroyapı ve gözenek dağılımı) bütün prosesi etkileyen önemli bir parametredir. Kalıp morfolojisine bağlı olarak fiziksel özellikler, mekanik özellikler ve ısıl özellikler değişmekte ve bu özellikler döküm parçasının özelliklerini belirleyici bir role sahip olduğundan oldukça önem arz etmektedir.Hassas döküm kalıplarında bileşimin temelini alçı bazlı malzemeler oluşturmakta ve çeşitli oranlarda kullanılan farklı katkı malzemeleri ile kalıp morfolojisi kontrol edilmektedir. Bu çalışmada öncelikle değişik katkı malzemeleri kullanılmış ve bu katkı malzemelerinin bileşimdeki oranları optimize edilerek morfolojinin değişimi gözlemlenmiştir.
Hidroksiapatit zirkonya kompozitlerinin üretim ve karakterizasyonu
Hidroksiapatit, % 70 ini meydana getirdiği kemik yapısı ve dişteki mineler gibi doğal sert dokuların bileşimini oluşturmaktadır. Hidroksiapatit (HA) seramikleri kemik ve dişlerin bileşimindeki mineralleri içerdiğinden kemik dokuların onarımı ve ikamesinde biyomalzeme olarak çeşitli medikal uygulamalarda kullanılmaktadır. Hidroksiapatit biyoaktif bir malzeme olarak kabul edilmektedir. Mükemmel biyouyumluluğu ve biyoaktifliği nedeniyle yapay kemik ve dişler için en uygun seramik malzeme olarak görülmektedir. Yanı sıra, hidroksiapatit implant yüzeyindeki kemik yenilenmesini teşvik etmektedir. Böylece ortopedik uygulamalar için uygun bir biyomalzeme olmaya adaydır. Ancak temel zayıflığı kötü mekanik özelliklerinden kaynaklanmaktadır ve yük isteyen uygulamalarda kullanımı sınırlıdır. Hidroksiapatit, kırılganlık ve sertlik zaafiyeti nedeniyle düşük kırılma tokluğu gösterir ve bu yüksek yük dayanımı gerektiren implant uygulamalarında bir engel oluşturmaktadır. Öte yandan, zirkonya ve alaşımları yüksek dayanımları, kırılma toklukları ve iyi biyouyumluluğu nedeniyle incelenmektedir. Bundan dolayıdır ki;biyouyumlu bir malzeme olan zirkonya hidroksiapatite pekiştirici olarak eklendiğinde mekanik özellikleri geliştireceği düşünülmektedir. Bu çalışmadaki amaç, hidroksiapati zirkonya ile pekiştirerek kompozite yüksek mekanik özellikler kazandırmaktır. Bu çalışmada hidroksiapatit, doğal dişten kalsinasyon yöntemi kullanılarak üretilmiştir. Hidroksiapatitler farklı oranlarda zirkonya ile karıştırılarak kompozit üretilmiştir. Kompozitler farklı sıcaklıklarda sinterlenerek mekanik özellikleri test edilmiş ve en uygun sinter sıcaklığı saptanmıştır.
Korozif etkilere maruz kalmış doğal gaz çelik şebeke vanaları ve vana odalarının rehabilitasyonunun araştırılıması
Doğal gaz; yanıcı, kokusuz, renksiz, havadan hafif ve çevreci bir gazdır. Bu özelliklerinin yanında doğal gazın olası sızıntılar veya kaçaklar nedeniyle kontrolsüz yanma ve patlama gibi riskleri de vardır. Doğal gaz çelik boru şebekesi üzerinde acil durumlarda kapatılmak üzere çelik vanalar tesis edilir. Bu vanalar, şebeke personelinin acil durumlarda kolaylıkla müdahalede bulunabilmesi için yeraltında oda şeklinde ve betonarme olarak inşa edilen vana odalarında muhafaza edilirler. Doğal gaz vana odaları şehrin fiziki şartlarına göre trafiğe açık caddelerde, sokak aralarında, yeşil alanlarda ve park içlerinde olabilmektedir.Bu çalışmada, ilk olarak doğal gaz dağıtım şirketlerinde su girişi yaşanan ve korozyonun yoğun görüldüğü vana odalarındaki incelemelere ve gözlemlere öncelik verilmiştir. Özellikle yağmurlu havalarda vana odalarına su girişinin; menhol kapaklarından, havalandırma bacalarından, yeraltında ise doğal gaz borusunun duvarla bağlantı yerlerinden, beton zeminden ve duvarlardan olduğu görülmüştür. Su girişi olmuş olan vana odalarının suları, vidanjörler veya otomatik kontrollü pompa sistemleri kullanılarak boşaltılmaktadır. Vanaların, zaman zaman bir müddet su altında kaldığı tespit edilmiştir. Su girişi olmuş vana odaları, aynı zamanda çamurla ve kirlilikle dolmuş olabilmektedir. Kar yağışlı havalarda yollara dökülen ve klor içeren tuzların da vana odalarında su girişleriyle birlikte birikmektedir. Odalarda nem ve rutubet oranının yüksek olduğu ve tavanda yoğuşmaların da meydana geldiği gözlemlenmiştir. Korozyon oluşumuna çok müsait olan bu ortamlardaki birçok vana ve boruda kaplama altı korozyonu, aralık korozyonu, homojen korozyon ve pitting korozyonları tespit edilmiş ve fotoğraflanarak verilmiştir. Pitting korozyonu sonucu yer yer boru et kalınlıklarında 2-2,5 mm'ye kadar metal kayıplarının meydana geldiği gözlemlenmiştir.Korozyon nedeniyle vana ve borularda meydana gelmiş metal kayıplarının tamirleri için alternatif uygulama çözümleri ASME PCC-2 ve ASME B31 G Amerikan standartları gibi kabul görmüş uluslar arası standart ve uygulamalar araştırılarak, çözüm önerileri verilmiştir. Bunlardan biri olan, uygulamasını yapıp detaylarını verdiğimiz inovasyon ürünü fiber karbon kompozit tamir sistemleri, kolay ve uygulanabilirliği ile ön plana çıkmaktadır. Ayrıca vana odalarındaki korozyon oluşumuna neden olan su girişlerinin önlenmesi sorununa yönelik kökten ve kalıcı çözümler için de öneriler verilmiştir.
Rüzgar türbini dökümlerinde hassas metalürjik değişkenlerin optimizasyonu
Enerji; insanoğlunun tarihsel gelişimi ile kendini göstermiş ve her geçen gün kendine olan ihtiyaç artmıştır. Teknolojini gelişmesiyle birlikte enerjiye duyulan ihtiyaç her geçen gün artmaktadır. Fakat enerjiyi karşılayan kaynaklar yeryüzünde sınırlı olduğu için yok olmaya doğru hızla ilerlemektedir.Enerji kaynaklarının tükeniyor olması insanoğlunu yeni arayışlara itmiştir. Böylece sınırlı kaynaklardan sınırsız kaynaklara yönelme olmuştur. Petrol, doğalgaz kömür gibi fosil yakıtlar önümüzdeki 50 yıl içerisinde tükenme seviyesine kadar düşecektir. Bu nedenle artan enerji ihtiyacını karşılayacak yeni arayışlar içerisine girilmiştir. Bu süreçte, sonsuz enerji kaynakları olarak güneş ve rüzgar enerjisini kullanmayı bilim adamları kendine hedef olarak belirlemiştir.Sonsuz enerji kaynaklarından birisi olan rüzgar enerjisi; fosil yakıtlar gibi çevresel kirliliğe yol açmadan temiz ve sonsuz bir enerji sunmaktadır. Türkiye'nin rüzgar kapasitesi incelendiğinde Ege ve Marmara bölgesinde yüksek verimli rüzgar enerjisi üretmenin mümkün olduğu belirlenmiştir. Ülkemizde 2000'li yılların başlangıcında rüzgar enerjisi kullanılmaya başlanmıştır. Rüzgar enerjisi kullanımı olarak yeni bir ülke olduğumuzdan dolayı dışa bağımlılık söz konusudur. Dışa bağımlı oluşumuz ilk yatırım maliyetini yükselterek daha ucuza enerji temin etmemizi engellemektedir.Bu çalışmada, rüzgar enerjisi kullanımının en verimli şekli olan rüzgar türbinlerinin hayati öneme sahip parçalarından rüzgar türbini pervane göbeğinin (HUB) üretimi ve özelliklerinin uluslar arası standartlara uygun hale getirilmesi amaçlanmıştır. Üretim metalürjisinde hassas metalürjik değişkenler olarak; kimyasal bileşim, aşılama, Mg işlemleri, küresellik parametreleri, soğuma hızı ve kesit kalınlığı belirlenmiştir. Üretim esnasında hassas metalürjik değişkenlerin optimizasyonu hedeflenmiş ve yapılan çalışmalarla birlikte standartlara uygun olarak üretimin gerçekleşmesinin yanında orijinal katkılarda sağlanmıştır.
Benzinli enjektörlerin lazer kaynağı ve lazer kaynak parametreleri
HDEV5 serisi benzinli enjektörler benzinli motorlarda kullanılan bir yakıt ejeksiyon sistemidir. Bugüne kadar kullanılan benzinli enjektörlere göre yakıt tüketiminde %15'e varan tasarruf, %5'e kadar daha fazla tork ve anında tepki tutumu müşterilerin ürün seçiminde öncelikli olarak göz önünde bulunduracağı avantajlardır.Bu tez çalışması ile HDEV5 benzinli enjektörlerinin sürekli dalga metoduyla yapılan lazer kaynağı ile birleştirilmesi ve lazer kaynak parametreleri incelenmiş, bu parametrelerin enjektörün kaynak kalitesine ve mekanik özelliklerine etkisi araştırılmıştır. Aynı zamanda lazer kaynak parametrelerinin neden olduğu kaynak hataları incelenmiş ve bu problemlere bazı çözüm önerileri sunulmuştur. Yapılan lazer gücü optimizasyonu, parçanın salgı ve eksen değerlerinin iyileştirilmesi, koruma gazı ve vakum parametrelerinin düzenlenmesinden sonra mekanik özelliklerde, kaynakta çatlak ve kaynak birleşmeme gibi hatalarda önemli ölçüde düşüş gözlemlenmiştir. Valf bilyası-valf iğnesi parçalarının kaynak bölgelerinin çekme testi değerleri yapılan iyileştirmelerin öncesinde kaynak bölgesinin çekme mukavemeti değerleri 900-1500 N aralığında seyretmekteydi. Ancak yapılan çalışmalardan sonra çekme mukavemeti 1400-1900 N aralığına çekilmiştir. Ayrıca soğuma hızının stabilizasyonu ve ön ısıtmanın kaldırılmasıyla kaynakta oluşan çatlak probleminin önüne geçilmiştir. Bu nedenle enjektörün belirlenen bazı parçalarının (valf bilyası, valf iğnesi, püskürtme parçası, valf kovanı) lazer kaynağına yoğunlaşılmış ve kaynak parametrelerinde çeşitli değişiklikler yapılarak üretilen parçalar incelenmiştir. Kaynağın kalitesi metalografi numuneleri hazırlanarak incelenmiş, Vickers sertlik ölçümleri alınmıştır. Taramalı elektron mikroskobu görüntüleri alınmıştır. Son olarak lazer kaynak parametrelerinin mekanik özelliklere etkisi valf bilyası-valf iğnesi parçalarında çekme testiyle belirlenmeye çalışılmıştır.Anahtar Kelimeler: Lazer Kaynak, HDEV5 Benzinli Enjektörler, Lazer Kaynak Parametreleri
Farklı kumaş ve farklı yöntemlerle üretilmiş CTP kompozitlerin balistik davranışlarının incelenmesi
Cam Elyaf Takviyeli Plastik (CTP), takviye malzemesi olarak cam elyaf ile matriks malzeme olarak bir reçinenin birlikte kalıplanmasıyla elde edilen kompozit bir malzemedir.CTP kompozitlerin çeşitli üretim yöntemleri mevcuttur. Üretimler el yatırması gibi basit yöntemlerle yapılabildiği gibi reçine transfer yöntemi gibi seri üretim amaçlı kullanılan kalıplama yöntemleriyle de yapılabilmektedir. CTP kompozitler alternatifi oldukları malzemelere göre, hafiflik, montaj, tamir ve bakım kolaylığı gibi avantajları nedeniyle birçok sektörde uzun yıllardır artan bir şekilde kullanım alanları bulmaktadır.Bu araştırmada, takviye malzemesi olarak, 0 ? /90 ? yönlü-iki eksenli-cam elyaf dokuma kumaşlar, 0 ? /90 ? yönlü-iki eksenli-cam elyaf dikişli kumaşlar, 45 ? /90 ? /-45 ? yönlü-üç eksenli-cam elyaf dikişli kumaşlar ve 0 ? /45 ? /-45 ? /90 ? yönlü-dört eksenli-cam elyaf dikişli kumaşlar kullanılmıştır. Matriks malzemesi olarak , Polipol 3401-CTP tipi genel amaçlı polyester kullanılmıştır.Kompozit üretimleri, kapalı kalıpta soğuk pres ve el yatırması yöntemleriyle, 600mm 600mm 6mm boyutlarında ahşap kalıp kullanılarak gerçekleştirilmiştir.Takviye malzemesi olarak, 0 ? /90 ? yönlü-iki eksenli-cam elyaf dokuma kumaş, 0 ? /90 ? yönlü-iki eksenli-cam elyaf dikişli kumaş, 45 ? /90 ? /-45 ? yönlü-üç eksenli-cam elyaf dikişli kumaş ve 0 ? /45 ? /-45 ? /90 ? yönlü-dört eksenli-cam elyaf dikişli kumaş, matriks malzemesi olarak, Polipol 3401-CTP tipi genel amaçlı polyester kullanılarak, kapalı kalıpta soğuk pres ve el yatırması yöntemleriyle gerçekleştirilen 8 farklı üretimden elde edilen kompozitlerin özelliklerinin belirlenmesi amacıyla; yoğunluk ölçümü için (20 20)mm boyutlarında 40 adet, yakma testi, elyaf ve matriks hacim oranı belirlenmesi için (30 30)mm boyutlarında 40 adet, sertlik ölçümleri ve çekme testleri için (250 25)mm boyutlarında 40 adet, üç nokta eğme testleri için (110 15)mm boyutlarında 40 adet ve darbe testleri için (90 90)mm boyutlarında 96 adet numune hazırlanmış, testler gerçekleştirilerek kompozitlerin dayanım özellikleri ve makroyapıları incelenmiştir.Darbe dayanımı, malzeme tasarlanırken kullanım ömrünün belirlenmesinde önemli ancak zor tespit edilebilen özelliklerdendir. Darbe testi, bir malzemenin yüksek enerji yüklemelerine karşı dayanımını ve darbe yüklemesiyle hasar gördüğünde soğurduğu enerjiyi belirlemekte kullanılmaktadır.Bu çalışmada, dört farklı kumaş (0 ? /90 ? yönlü-iki eksenli-cam elyaf dokuma kumaş, 0 ? /90 ? yönlü-iki eksenli-cam elyaf dikişli kumaş, 45 ? /90 ? /-45 ? yönlü-üç eksenli-cam elyaf dikişli kumaş ve 0 ? /45 ? /-45 ? /90 ? yönlü-dört eksenli-cam elyaf dikişli kumaş) ve iki farklı üretim yöntemi (kapalı kalıpta soğuk pres yöntemi ve el yatırması yöntemi) kullanılarak üretilen polyester matriksli, cam elyaf takviyeli kompozitlere darbe testleri uygulanmıştır. Darbe testleri, yüksek hızlı darbe test cihazı (Instron Dynatup 9250 HV) kullanılarak 12 farklı enerji seviyesinde (25J, 50J, 75J, 100J, 200J, 300J, 400J, 500J, 600J, 700J, 800J ve 900J), 16mm çapında yarıküresel darbe ucuyla ve 25836g düşen ağırlık kullanılarak yapılmıştır.Darbe testlerinden sonra numunelerde oluşan hasarlar, tarama elektron mikroskobu ve ışık mikroskobu fotoğraflarıyla ve yüksek hızlı darbe test cihazı yazılımından (Impulse Data Acquisition) elde edilen; yük-zaman, enerji-zaman, yük-sapma ve hız-enerji-zaman eğrileri yardımıyla incelenmiştir.Mekanik testler ve darbe testleri sonuçlarına göre, kapalı kalıpta soğuk pres yöntemiyle, 0 ? /90 ? yönlü-iki eksenli-cam elyaf dokuma kumaşla ve Polipol 3401-CTP tipi genel amaçlı polyesterle üretilen elde edilen kompozitin en iyi dayanım değerlerine sahip olduğu belirlenerek; aynı üretim parametreleriyle, balistik amaçlı kurşungeçirmez yelek imalatının yapılabileceğine karar verilmiş ve kurşungeçirmez yelek üretimi gerçekleştirilmiştir.Kapalı kalıpta soğuk pres yöntemiyle, 0 ? /90 ? yönlü-iki eksenli-cam elyaf dokuma kumaşla ve Polipol 3401-CTP tipi genel amaçlı polyesterle üretilen kurşungeçirmez yeleğe, 9mm kalibreli Parabellum mermisi ile balistik atışlar gerçekleştirilmiştir.Balistik atışlar sonucunda, kurşungeçirmez yelek malzemesinde herhangi bir delinme olmamış ve atılan bütün mermiler kompozit malzeme içerisinde durdurulmuştur.Anahtar Kelimeler: CTP kompozit, balistik, darbe testi, cam elyaf kumaş.
The effect of high velocity stirred molten aluminum on the castability and microstructure
The effect of high velocity stirring (the AMS technique) on castability of A356 and A380 alloys was investigated. The experiments were carried out with different applications such as addition of Micro100 (0,1 and 1wt%), pouring at different temperatures (between 600 and 750 ?C) and mechanical stirring ( 3000 rpm ) to understand the effects of these parameters on the form filling capability and fluidity, hence castability. For spiral tests, sand spiral molds were produced with core shooting machine (cold box) and used for A356, A356 AMS and A380 alloys.For Bolt tests, bolt die was used but it was integrated to tilt casting machine. The effect of melt superheat clearly increased the fluidity. However, the effects of Micro100 treatment on fluidity were not observed. Effect of the AMS method on the fluidity of A356 alloy was not seen due to the high scatter of the results. There was no significant difference in the microstructure (i.e. DAS) between the conventional and AMS techniques.
Hadde tufallerinden demir tanesi üretiminin incelenmesi
Esas olarak manyetitten oluşan hadde tufalleri, çeliğin sıcak haddelenmesi esnasında oluşmaktadır. Sahip olduğu yüksek demir içeriği ve düşük empürite sayesinde demir çelik endüstrisi için harika bir ikincil hammadde olarak değerlendirilebilir.Ülkemizde hadde tufalinin geri dönüşümü sadece yüksek fırınla demir ? çelik üretimi yapan entegre tesislerde, sinter harmanına katılarak gerçekleştirilmektedir. Çelik üretimin % 74,1 oranında elektrik ark ocaklı tesislerde gerçekleştirildiği ülkemizde bu tesislerden açığa çıkan yüksek miktarda tufal ne yazık ki değerlendirilememekte ve değerinden daha düşük bir bedelle ya ihraç edilmekte, ya da katma değersiz sektör dışı alanlarda kullanılmaktadır. Böylesine değerli bir hammaddenin geri dönüşümünün sağlanması elektrik ark ocaklı tesisler için ithal hurdaya alternatif bir hammadde kazanılmasını sağlayacaktır. Bu çalışmada hadde tufalinden demir tanesi üretmek amacıyla farklı sıcaklık ve sürelerde redüksiyon deneyleri yapılmıştır. Yapılan deneylerde farklı kömür çeşitlerinin,tufalin geri dönüşümünde kullanılabilirliğini incelemek amacıyla linyit, antrasit ve kok kömüründen hazırlanmış briketler kullanılmıştır. Metal ? curuf ayrımını kolaylaştırmak amacıyla, hazırlanan harmanlara katkı maddesi ilave edilmiştir.Yapılan deneyler sonucunda hadde tufalinden demir tanesi üretimine sıcaklığın, sürenin, kömür cinsinin, karbon miktarının, kullanılan katkı maddesinin ve oluşan curuf bileşiminin etkileri incelenmiştir. Demir tanesi oluşumunun mekanizması incelenerek açıklanmaya çalışılmıştır.XIIElde edilen sonuçlar her bir faktörün demir tanesi oluşumu üzerinde önemli etkileri olduğunu göstermektedir. Kullanılan kömür çeşidinin, her bir kömürün yanma özelliklerinin farklı olmasından ötürü büyük öneme sahip olduğu ve istenen kalitede demir tanesi üretimi için diğer parametrelerin kullanılan kömür cinsine bağlı olarak düzenlenmesi gerektiğini göstermektedir.Sıcaklık, kömürün yanmasını kolaylaştırması, redüksiyon reaksiyonlarını hızlandırması ve metalin ve curufun ergimiş faza geçip birbirinden ayrılması açısından büyük önem taşımaktadır.Yapılan deneylerde en olumlu sonuçların kok kömürü ile üretilen briketlerde sağlandığı, antrasit kömürünün yavaş yanmasından, linyit kömürünün ise hızlı yanmasından kaynaklanan olumsuzluklarının olduğu görülmüştür.Anahtar Kelimeler: hadde tufali, geri dönüşüm, yüksek sıcaklıkta redüksiyon, demir tanesi, kok, antrasit, linyit
Slip döküm yönteminin katı oksit yakıt killerinde uygulanması ve özelliklerinin araştırılması
Son yıllarda artan temiz enerji gereksinimi yakıt hücreleri teknolojisinde yapılan araştırmaların da artmasına sebep olmuştur. Hidrojen kaynağı olarak çeşitli yakıtların kullanıldığı yakıt pillerinde yüksek verimlilik ve sessiz çalışmanın yanı sıra çevre kirliği olmaksızın enerji üretimine imkân vermesi sayesinde gelecekte yaygın bir uygulama alanına sahip olacaktır. Bu tez çalışmasında Katı Oksit Yakıt Pili (KOYP) bileşenlerinin üretim yöntemlerine alternatif olarak slip döküm yöntemi denenmiştir. Şerit döküm ve haddeleme teknikleri uygulanarak üretilen anot ve katot plakalarının üzerine slip döküm yöntemiyle elektrolit katmanı üretilerek katı oksit yakıt pili üretiminde maliyeti uygun bir proses geliştirilmesi amaçlanmıştır.Katı oksit yakıt pillerinin (KOYP) sorunlarının başında yüksek sıcaklıkta çalışma ihtiyacı, üretim zorlukları ve yüksek maliyet gelmektedir. İleri teknoloji seramikleri olan KOYP bileşenlerinin üretim prosesleri pahalı ve zor tekniklerdir. Bu sebeple henüz yaygın kullanım alanı bulamamış ve ARGE çalışmaları genellikle maliyetleri düşürme yönünde olmuştur. Ni/YSZ ve LSM/YSZ tozlarından üretilen anot ve katot plakalarının porozite miktarları Archimedes prensibiyle ölçülmüştür. 1200oC ve 1350oC?de sinterlenen anot ve katot plakalarının %20-40 aralığında poroziteye sahip olduğu görülmüştür. 0,75mm kalınlıkta üretilen anot ve katot plakaları 15mm*15mm boyutlarında kesilerek sinterlenmiş ve xiidaha sonra slip döküm yöntemiyle 8YSZ elektrolit katmanı uygulanmıştır. 1200oC, 1350oC ve 1450oC sıcaklıklarda sinterlenen yarı hücreler SEM analizi ile morfolojileri incelemiştir. SEM analizleri sonucunda üretilen numunelerin porozite boyutları ve dağılımları homojen olduğu görülmüştür. EDX analiziyle yarı hücrelerin elektrolit yüzeylerinde çizgisel analiz yapılarak yüzeyde elektrolit katmanın sürekli olduğu görülmüştür. Anahtar Kelimeler: Katı Oksit Yakıt Pili, Slip Döküm, Anot, Katot, Elektrolit
İkincil kaynaklardan bakır üretimi ve arıtılması
Doğanın insanoğluna sunduğu ilk metallerden olan bakır üstün nitelikleri ile tarih boyunca kullanılmış ve vazgeçilmez bir malzeme olma özelliğini sürdürmektedir. Yüksek tenörlü bakır cevherleri öncelikle üretimde tercih edildiğinden doğal kaynakları da her geçen gün azalmaktadır. Dünyadaki bakır ürünleri de ekonomik ömürlerini tamamlayarak tekrar kullanım için yeni bir ham madde kaynağı oluşturmaktadır. Üretim veriminin artırılması, enerji tüketiminin azaltılması, ürün nitelik ve nicel iliğinin artırılması üretim mühendisliği çalışmalarında öncelikli konular arasında yer almaktadır. Dünyada önemli bir bakır üreticisi olan Kazakistan?ın yerel koşuları göz önüne alınarak Türkiye?deki imkânlardan yararlanılarak ikilcil kaynaklardan bakırın ticari nitelikte üretiminin prosesleri ve özellikleri araştırılmıştır. Ürün kalitesi ve kullanım alanlarına göre arılık ve bileşim koşulları karakterize edilmiştir. Bakırın arıtılması pirometalürjik olarak ateşle ,elektrolizle ve katodda yeniden ergiterek yapılmaktadır. Blister bakır olarak % 97- 99, yüksek fırında % 90 -95, Hidro metalürjik olarak % 85- 90, eletrolizle % 99,99 saflık değerlerine ulaşılmaktadır.Ticari kaliteler için yeterli saflığa sahip ve hurda bakırların yeniden erğitilip arıtılmasıyla kullanılacak bakırın üretim ve kalite gereksinimleri muakayeseli olarak belirlenmiştir. Anahtar Kelimeler: Bakır, ikincil üretim, arıtma.
Geri dönüşmüş termoplastik matrisli kompozitlerin otomotiv endüstrisinde uygulaması
Termoplastik matrisli kompozitler yeni nesil plastik malzemeler olup, son on yılda yaygın kullanım alanı bulmuştur. Kullanım alanları enerji, otomotiv ve havacılık uygulamalarıdır. Önceleri plastik matrisli kompozitler tanımından termoset matrisli kompozitler anlaşılmasından dolayı tanımlarda özellikle termoplastik matris kavramı vurgulanmıştır. Termoplastik matrisli kompozitlerin tercih edilmelerinin en büyük nedeni doğayı kirletmeyen, çevre dostu malzemeler olmasının yanında; enerji, otomotiv ve havacılık uygulamalarında, özgül dayanç ve özgül modülünün yüksek olması verilebilir. Kompozitlerin sadece türü ve üretim yöntemleri değil, ayrıca kullanım sonrası çevreyi doğrudan kirletmesi de önemli bir gerçektir. Böylece orijinal termoplastik matrisli kompozitlerin kullanımının yanında geri dönüşmüş termoplastiklerin kullanımı da önem kazanmıştır. Bu durumda termoplastik matrisli kompozitler; orijinal malzemelerin kullanımı ve geri dönüşmüş malzemelerin kullanımı olarak iki bölümde incelenir. Bu çalışma sekiz bölümden oluşmuştur. Girişten sonraki birinci bölümde tezin amacı, hipotezi ve literatür özeti verilmiştir. Kompozit malzemelerin teorisi olan mikromekanik modeli matematik eşitlikler yardımıyla ikinci bölümde ele alınmıştır. Üçüncü bölümde ise polimer matrisler ve fiber malzemeleri; deneylerde kullanılan HDPE matris ve süreksiz E-Camı fiberler detayları verilerek incelenmiştir. Dördüncü bölümde geri dönüşüm yöntemleri tüm detayları ele alınarak verilmiştir. Burada, AB ve dünyada kullanılan geri dönüşüm yöntemleri istatistik verilere dayandırılarak, avantaj ve dezavantajlarıyla birlikte incelenmiştir. Bu bölümde ayrıca yaygın olarak kullanılan mekanik geri dönüşüm yöntemi uygulamalar için gerekli altyapı ve donanımlarıyla birlikte ele alınmıştır. Beşinci bölüm tezin otomotiv uygulamalarını içermektedir. İlk olarak döküm yöntemi ile üretilen metalik otomotiv parçalarının yerine ekstrüzyonla imal edilmiş orijinal kompozit malzemelerin kullanımı ele alınmıştır. İlk aşamada; hedeflenmiş uygulama alanları yağ karterleri, üst ve alt motor bloklarıdır. İkinci aşamada, geri dönüştürülmüş kompozitlerin başlıca kullanım alanı olan darbe emici tamponlar, araç içi bölmeler ve bazı toplu taşıma araçlarındaki kaporta kullanım koşulları ve spesifikasyonları ele alınmıştır. Bu çalışmanın temel amacı olan darbe emici tamponlar ve uygulamaları burada detaylı incelenmiştir. Altıncı bölüm deneysel çalışmaların yapıldığı bölüm olup, ilk aşamada geri dönüşüm prosesi detaylı olarak incelenmiştir. İkinci aşamada numunelerin üretimi yapılmış; mekanik, fiziksel ve teknolojik deneylerle numune karakterizasyonları gerçekleştirilmiştir. Buradaki çalışmaların tümünde ISO EN standartları kullanılmıştır. Yedinci bölüm, altıncı bölümün değerlendirilmesi şeklindedir. Burada, elde edilmiş bulgular çizelge ve analitik sonuçlarla verilmiş, geri dönüşüm ile malzeme davranış ve özelliklerinin matematik değişimi ifade edilmiştir. Bu bölümde ayrıca ışık ve taramalı elektron mikroskobu resimleri detaylı olarak verilmiş ve yorumları yapılmıştır. Son olarak darbe emici tamponlar gibi dış kaporta uygulamalarında özelliklerin değişimi yine bu bölümde verilmiştir. Son bölüm olan sekizinci bölümde sonuçlar değerlendirilmiştir. Bu bölümde özellik değişimlerinin yanında daha sonraki çalışmalar için temel oluşturacak önemli bulgular da yorumlanmıştır. Tezin tamamı deneysel esaslarla elde edilmiş verilerin uygulamaya yönelik değerleri olduğundan; daha sonra yapılacak çalışmalar için de veri tabanı oluşturma özelliği de vardır.
Magnezyum AZ91 alaşımının değişik sıcaklıklarda deformasyon kabiliyetinin incelenmesi
Günümüzde magnezyum alaşımları hafif bir metal olmasından dolayı birçok sektörün ilgisini çekmektedir ve magnezyum alaşımlarının kullanımı otomotiv, havacılık ve elektronik eşya endüstrilerinde giderek artmaktadır. AZ91 alaşımı, magnezyum alaşımları içerisinde en çok kullanılan alaşımdır. Ancak sadece döküm yöntemiyle üretilmekte, dövme yöntemiyle üretimi yapılmamaktadır. Son yıllarda ise AZ91 alaşımının sıcak dövme yöntemleri ile üretimi üzerine birçok çalışma bulunmaktadır. Bu çalışmada, AZ91 magnezyum alaşımının değişik sıcaklıklarda deformasyon kabiliyeti incelenmektedir. Çekme deneyi, deformasyon kabiliyetinin belirlenmesi için kullanılmaktadır. AZ91 alaşımının üç farklı yapısına, değişik sıcaklıklarda çekme işlemi yapılmaktadır. Bu yapılar döküm, homojenizasyon ve T6 ısıl işlemi uygulanmış yapılardır. Homojenizasyon işlemi 415 °C'de 12 saat bekletilerek uygulanmaktadır. T6 işlemi ilk önce 420 °C'de 12 saat bekletilmekte ve su verilerek soğutulmaktadır. Ardından 215 °C'de 4 saat bekletilerek yapay yaşlandırılmaktadır. Çekme deneyleri 25 °C, 250 °C, 350 °C ve 400 °C sıcaklıklarda yapılmaktadır. Bu sıcaklıklarda elde edilen veriler sonucunda, 25 °C'de yapılan deneylerde tüm numuneler için en yüksek dayanım değerine ulaşılmaktadır ve çekme deney sıcaklığı arttıkça dayanım değerleri sürekli düşmektedir. 25 °C sıcaklıkta gerinim değerleri çok düşük seviyedir. 250, °C 350 °C ve 400 °C sıcaklıkta gerinim değerlerinin arttığı yani deformasyon kabiliyetinin arttığı görülmektedir. Döküm numunelerin ve T6 numunelerin yüksek sıcaklıkta gerinim değerlerinin arttığı ve en yüksek gerinim değerinin 400 °C'de 0,51 ile T6 numuneden elde edilmektedir. Ancak homojenize numunelerin en yüksek gerinim değerine 250 °C'de elde edilmektedir. Yapılan deneyler sonucunda, numunelerin gerinim değerlerine göre deformasyon kabiliyetleri incelenmektedir. En yüksek gerinim değeri T6 numuneden elde edilmektedir. Döküm numunelerin gerinim değerleri, intermetalik gevrek bir mikroyapıya sahip olmasına rağmen sıcaklıkla arttığı fakat T6 numuneler kadar yüksek değerlere çıkamadığı görülmektedir. Homojenize numunelerin gerinim değerleri ise, döküm ve T6 numunelerden çok daha düşük değerlerdedir.
Mantarı sertleştirilmiş raylarda yorulma davranışı incelenmesi
Ülkemizde demiryollarındaki gelişmelerle beraber ortaya çıkan daha kaliteli malzeme ihtiyaçları ve bu malzemelerin maliyetleri ihtiyacın yerli kaynaklarla karşılanması fikrini ortaya çıkarmaktadır. Bu bağlamda mantarı sertleştirilmiş rayların da yerli kaynaklarla üretilmesi için birçok proje üzerinde çalışılmaktadır. Raylarda temas yorulması, hasara sebep olan önemli etkenlerdendir. Yorulma çatlağı gelişimi ve ilerlemesi ile malzeme mukavemeti arasında bir ters orantı olduğu bilinmektedir. Rayların kırılma nedenleri arasında en önemli etken rayın içyapısı, yüzey aşınması ve kalıcı bozulma-ezilmelerdir. Bu hasarların önüne geçmek için mantar sertleştirme prosesi uygulanmaktadır. İnce perlitli içyapı oluşturarak, geleneksel raylara göre daha sert ve daha yüksek aşınma ve yorulma dirençli ray üretiminde, hadde çıkışı hızlı soğutma uygulaması 20 yılı aşkın süredir uygulanmaktadır. Hasarlar en çok mantar üzerinde oluştuğundan ray mantarlarının sertleştirilmesine önem verilmiştir. R350 HT kalite mantarı sertleştirilmiş rayların yüzeyinde R260 kalite raylara göre daha az yorulma çatlağı oluştuğu saptanmıştır. Bu çalışma farklı sprey sürelerinin rayların mikroyapılarına ve başta yorulma davranışı olmak üzere mekanik özelliklerine etkisini ve ısıl işlemsiz raylarla mukayesesini içermektedir.
Alçı taşının transformasyonu ve etki eden unsurlar
Alçının kullanım yerlerine göre alçının transformasyonu bütün prosesi etkileyen önemli bir faktördür. Kullanım yerlerine, sıcaklığa ve nem oranına göre alçının transformasyonu önem kazanmaktadır. Alçının transformasyonunda oluşacak düzensizlikler üretilen parçanın fiziksel özelliklerini ve mekanik özelliklerini etkilemektedir. Alçının kullanım alanlarının çeşitli olması sebebi ile farklı katkı malzemeleri ile hazırlanan alçıların yüksek sıcaklıkta ne tür dönüşümlere uğradığı incelenmiştir.
Plazmonik davranış gösteren metalo-dielektrik nano-kompozit filmlerin atomik kaplama metodu ile üretilmesi ve karakterizasyonu
Yüzey plazmon rezonansı günümüzde moleküler algılama için çok sık kullanılmaktadır. Sensörler (algılayıcılar) basit olarak plazma yaratacak çok ince metalik bir katmandan ve bunu destekleyen cam ya da kristalden ibarettir. Sensör yüzeyine yakın yerdeki moleküller oluşan yüzey plazmonu alanı ile etkileşime girer. Bu etkileşimden dolayı yüzeye gönderilen ışığın yansımasında ve saçılmasında açısal, spektral ve faz açısından değişiklikler meydana gelir. Bu değişiklikler optik sensöre eklenen elektro optik bileşenler sayesinde okunup, kayıt edilebilinir. Günümüzde mevcut olan sensörler çok az miktardaki moleküllerin davranışlarını hassas bir şekilde gözlemlemek için yeterli gelmemektedir. Aynı zamanda üretilen filmlerin düzgün olmamaları, içlerinde boşluk ve yabancı madde olması gibi nedenlerle sensörde ışığın istenmeyen kayıpları (saçılımı) olmaktadır ve bu saçılım gürültü olarak sensörden alınan ölçümleri negatif bir şekilde etkilemektedir. Bu çalışmada, çok ince ve yüksek kaliteli filmleri biriktirme metodu olan Atomik Kaplama Metodu (ALD) kullanarak daha hassas plazmonik sensör uygulamaları için altın-gümüş-alümina katmanlardan oluşan metalo-dielektrik nano kompozit filmler üretilmiş ve optiksel karakterizasyonu yapılmıştır. Öncelikle metal ve dielektrik katmanlar geometrik ve spektral olarak Fresnel denklemlerini temel alan Winspall simülasyon programı vasıtası ile optimize edilmiş ve sensörün en iyi tepkisi (yüksek hassasiyet) için en uygun nano kompozit film konfigürasyonunda katman kalınlıkları 24 nm altın-34 nm gümüş-142 nm alümina olarak hesaplanmış ve en uygun dalga boyu 632,3 nm olarak bulunmuştur. Altın ve gümüş katmanlar sıçratma yöntemi kullanılarak, alümina katman ise ALD yöntemi kullanılarak biriktirilmiştir. İlaveten yapılan çalışmalarda, elde edilen nano kompozit filmler üzerinde ısıl işlem ve sıçratma yöntemleri kullanılarak alümina ve altın nano yapılar üretilmiştir. Bu şekilde yüzeyde oluşturulan nano yapılar ile sensör yüzeyine gönderilen ışığın şiddetinin arttırılması ve farklı dalga boylarında çalışılabilmesi sağlanmıştır. Tüm bu üretilen yapıların yüzeyleri ve kesit alanlarının karakterizasyonu için SEM, yüzey pürüzlülükleri için AFM cihazları kullanılmıştır. Optik karakterizasyonları için UV/Vis/NIR spektrometre cihazında toplam yansıma, geri saçılma, geçirgenlik davranışları incelenmiştir. Emme eğrileri ise yansıma ve geçirgenlik eğrileri kullanılarak oluşturulmuştur. Ayrıca alümina nano yapılı ve altın nano yapılı sensörların farklı kırılma indisine sahip ortamlardaki (hava, saf su, gliserinli su) yansıma davranışları belirlenmiştir.
Dubleks paslanmaz çelikte oluşan sigma ve chi fazlarının oluşum mekanizmalarının farklı ısıl işlem parametreleriyle saptanması
Dubleks paslanmaz çelikler, mikroyapılarında yaklaşık eşit miktarlarda ferrit ve östenit fazlarını bulunduran, yüksek alaşım elementi içerikleri sayesinde üstün mekanik özelliklere ve korozyon dayanımına sahip olan malzemelerdir. Sergiledikleri yüksek mekanik özellikler ve korozyon dayanımı sayesinde gemicilik ve petrokimya sektörleri ile boru hatlarında yaygın olarak kullanılmaktadırlar. Dubleks paslanmaz çelikler yüksek krom ve nikel içeriğine sahip malzemelerdir. Dubleks paslanmaz çeliklerde karşılaşılan en önemli sorunlardan biri, malzemeye giren ısıya bağlı olarak oluşan ikincil fazlar olup; bunların en tipik olanları σ ve χ fazlarıdır. Bu fazlar, 450-950 ˚C arasındaki sıcaklıklarda oluşur ve malzemenin korozyon dayanımı ile mekanik özelliklerini olumsuz etkiler. Ayrıca σ ve χ fazlarının oluşumu sırasında ferrit yapısı içerisinde ikincil östenit oluşumu da görülür. İkincil östenit oluşumu ile yapıda istenen ferrit-östenit miktarı değişir. Oluşan fazların giderilmesi ya da malzeme özellikleri üzerinde oluşan olumsuz etkilerin ortadan kaldırılması ısıl işlemler ile mümkün olmaktadır. Bu çalışmada, SAF 2205 dubleks paslanmaz çeliğe ait ısıl işlem haritası çıkartılmıştır. Çalışmanın kapsamında çelikte oluşan ikincil fazların, oluşum sıcaklık şartları, ısıtma ve soğutma ortamlarının etkileri ve bunların sonucunda oluşan bu ikincil fazların dağılım ve büyüklüklerinin mekanik ve korozyon özelliklerine etkilerinin incelenmesi hedeflenmiştir. Bu amaçla dubleks paslanmaz çeliğe farklı sıcaklık ve farklı sürelerde çözme, yaşlandırma ve izotermal yaşlandırma ısıl işlemleri uygulanmıştır.
Şerit hadde sonrası soğutma pratiğinin çelik mikroyapısı ve mekanik özelliklere etkisi
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 eldesi ise büyük ölçüde çeliğin soğutulması ile sağlanmaktadır. Çolakoğlu Metalurji A.Ş. Sıcak Sac Haddehanesinde yapılan çalışmada, 4 farklı çelik kalitesi için farklı soğutma parametreleri belirlenmiş ve aynı kalite malzeme grupları için uygulanan farklı parametrelerin malzemenin mekanik özellikleri ve mikroyapısı üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Sıcak haddelenmiş malzemenin duşlu masada soğutulması ve bobin sarmada sarılması sonrası, malzemeden alınan test numuneleri bir dizi mekanik teste ve mikroyapı incelemesine tabi tutulmuştur. Testler sonucunda soğutma parametrelerindeki değişikliğin, malzemenin mekanik özelliklerinde ve mikroyapısında değişikliğe yol açtığı görülmüştür.
Çekme, darbe ve sertlik testlerinde laboratuvarlar arası karşılaştırma ve yetkinlik testleri ve değerlendirmesi
Laboratuvarlar arası karşılaştırma ve yetkinlik deneyleri yaygın olarak pek çok amaçla kullanılabilmektedir ve bu karşılaştırmanın yapılması laboratuvarların uluslararası tanınırlığını ve güvenilirliğini arttırmaktadır. Laboratuvarlar arası karşılaştırma testleri sadece firmalar için değil, birçok kurum ve kuruluş için de önemli bir yer tutar. Akredite kuruluşların devamlılığı sağlaması için bu testler bir ihtiyaçtır. Akredite olmayanlar için ise bu testler, laboratuvarlarının ne durumda olduğunu, gerektiğinde nasıl bir düzenleme yapılması gerektiğine karar vermeleri için uygun bir testtir. Günümüzde malzeme muayene laboratuvarlarında akreditasyon zorunluluğu yoktur. Bu nedenle çoğu laboratuvar akredite olmadan test yapmaya devam etmektedirler. Bu çalışma ile akreditasyon ve ölçüm belirsizliği hakkında fikir sahibi olmayan laboratuvarlara bu testlerin önemini anlatılmıştır. Yapılan tüm testler ve çalışmalar sonucunda görülmüştür ki akredite laboratuvarlar diğerlerine nazaran çok iyi sonuçlar elde etmiştir. Bu sayede akredite olmayan laboratuvarlar bunun farkını görme imkânı bulmuşlardır. Bu çalışmada oda sıcaklığında çekme testi, oda sıcaklığında darbe testi ve Rockwell C sertlik testi (HRC) için laboratuvarlar arası karşılaştırma testi yapılmış ve bu testlerin sonuçları kullanılarak detaylı bir rapor hazırlanmıştır. Bu çalışma ile bu testlerin sonucuyla ilgili yorum ve açıklamalara yer verilmiştir. Testlerin sonucuna göre önermeler ve çıkarımlar yapılmış, daha sonraki çalışmalar için dikkat edilmesi gerekenler belirtilmiştir.
Sarı-yeşil renkli değerli metal alaşımlarının dizaynı ve üretimi
Değerli metaller geçmişten günümüze dek insanoğlu için önemli bir yere sahip olmuşlardır. Özellikle altın, sahip olduğu parlak renk ve yüksek mekanik özellikleri ile her daim güç ve zenginlik sembolü olmuştur. Çağlar boyunca ziynet ve süs eşyaları olarak kullanılmış ve kuyumculuk sektörünün en önemli hammaddesi olmuştur. Kuyumculuk sektörü ülkemizde önemli bir yere sahiptir. Altın bu sektörün en önemli girdilerinin başında gelmektedir. Ciddi bir üretim hacmine sahip olan kuyumculuk sektöründe döküm için oldukça fazla ithal mastır alaşım kullanılmaktadır. Sektördeki yerli mastır alaşım açığını kapatabilecek bir alternatif oluşturma amacıyla yapılan bu çalışma, referans alaşımlardan elde edilen ürünlerle karşılaştırmalar yapılarak yürütülmüştür. Altın alaşımlarının dökümünde en yaygın yöntemlerden birisi hassas döküm yöntemidir. Bu çalışmada üretim yöntemi kayıp mum tekniği olarak da bilinen bu yöntemdir. Yöntemin adımları hakkında detaylı bilgiler verilmiştir. Bu çalışma kapsamında altının genel özellikleri, hassas döküm yöntemi ve bu yöntem ile altın üretimi ve altın alaşımları için renk, sertlik, çekme mukavemeti, uzama miktarı, DTA ve tane boyutu incelemeleri yapılmıştır. Bu incelemeler sırasında alaşımın dizaynında çeşitli değişiklikler yapılmış ve bu değişikliklerin alaşımın özelliklerine olan etkileri incelenmiştir. Üretilen numunelere uygulanan bütün testler referans alınan ithal mastır alaşım ürünlerine de uygulanmıştır. Elde edilen sonuçlar bire bir karşılaştırmalar yapılarak değerlendirilmiştir. Anahtar kelimeler: Altın, altın alaşımları, mekanik özellikler, renk, hassas döküm, sertlik, çekme testi, DTA, tane boyutu
Comparison of different nitriding methods on surface properties of DIN 1.2738 steel
In this study gas nitriding (GN), fluidized bed nitriding (FBN), plasma nitriding (PN) and nitrocarburizing (NC) methods were applied in industrial facilities on plastic mould steel, DIN 1.2738 (Impax Supreme), and the results were investigated by comparing the mechanical and chemical properties. Systematic materials characterization of the nitrided and untreated samples were carried out in terms of microstructural examinations, phase identification, surface and cross-section microhardness measurements, dry sliding wear tests, corrosion tests and tribocorrosion tests. The reciprocating dry sliding wear tests were performed against AISI 4140 pins under 100 N normal load (contact pressure of 5.1 MPa), the frequency of 1.5 Hz, and the total sliding distance of 400 m. After tests, it was found that all samples presented mainly combination of adhesive and abrasive wear mechanism during the run-in period of sliding, and mainly oxidative wear mechanism thereafter (steady-state). Corrosion behaviour of the nitrided and untreated samples was studied using electrochemical techniques namely, open circuit potential (OCP) and potentiodynamic polarization in a 3.5% wt. NaCl solution. After electrochemical measurements, it has found that the nitrided layer had an important effect on the tendency of corrosion of samples. Additionally, the tribocorrosion behavior of samples was investigated in 3.5% wt. NaCl solution. The tests were carried out against alumina ball using reciprocating ball-on-plate tribometer (under 15 N load and 1 Hz). OCP was measured before, during and after sliding. After electrochemical, tribological and microstructural studies, it was found that nitrided samples presented better tribocorrosion behaviour as compared to the untreated steel.
Soğuk şekillendirmeye uygun yüksek akma dayanımlı sıcak haddelenmiş çeliklerde mikroyapı dayanım ilişkisinin incelenmesi
Bu çalışmada, soğuk şekillendirmeye uygun yüksek akma mukavemetli sıcak haddelenmiş çeliklerin (EN 10149-2, S550MC) , deformasyon oranları ile mekanik özellikleri arasındaki ilişkileri incelenmiştir. Deneylerde kullanılan slab ebatları 225 mm*1255 mm*12000 mm'dir. Haddeleme şartlarında slab fırın çıkış sıcaklığı 1240°C, şerit giriş sıcaklığı 920°C, ikmal sıcaklığı 820°C, sarım sıcaklığı 540°C olarak belirlenmiştir. Deneylerde kullanılan çelik analizi verilen standartlara göre hazırlanmış olup, toplam Nb, Ti ve V miktarı %0,22 geçmeyecek şekilde kullanılmıştır. İncelemeler farklı deformasyon oranları için yapılmıştır. Hedeflenen akma mukavemeti en az 550 MPa, çekme mukavemeti 600-760 MPa ve uzama miktarı %14'tür. Standart, 8 mm'den kalın malzemeler için akma mukavemetinin 20 MPa daha düşük olmasına izin vermektedir. Yapılan çalışmalarda deformasyon oranı farkının malzemelerin mikroyapısını etkilediği, mikroyapının da malzeme mukavemetindeki farklılıklara neden olduğu görülmüştür. Malzemelerin deformasyon oranları ve mukavemeti arasındaki ilişki, kıyaslama, istatistiksel veri analizi gibi yöntemlerle incelenmiştir.
Entegre demir-çelik tesisi atıklarından demir hammaddesi üretimi
Entegre-demir çelik tesislerinin ana girdisi demir oksit cevheridir. Cevherden demir-çelik üretimi esnasında tufal, Bazik Oksijen Fırını (BOF) çamuru ve baca tozu olmak üzere bünyesinde yüksek oranda demir bileşikleri bulunduran atıklar açığa çıkmaktadır. Gün geçtikçe kullanılan cevherlerin tenörünün azalması ve buna bağlı olarak oluşan yüksek üretim maliyetleri, oluşan bu atıkların da cevhere alternatif olarak kullanılmasını gerektirmektedir. Demir-çelik üretimi esnasında açığa çıkan atıkların, sinter harmanına katılarak ikincil hammadde olarak kullanılmasıyla bu atıklardan demir hammaddesi üretimi mümkün olmaktadır. Ancak, atıklardan demir hammaddesi elde edilmesi amacıyla kullanılan yöntemlerin maliyeti artırması sebebi ile sanayide istenilen seviyelere ulaşamamıştır. Bu yüzden, atıklar ya daha düşük bir bedelle ihraç edilmekte ya da sektör dışı alanlarda kullanılmaktadır. Gelecekte ise azalan yeraltı kaynakları ile birlikte bu atıklardan ekonomik yöntemlerle demir üretilmesi daha büyük önem kazanacaktır. Bu çalışmada, entegre demir-çelik tesislerinde üretim sırasında ortaya çıkan tufal, BOF çamuru ve baca tozu halindeki katı atıklar kullanılarak demir hammaddesi üretimi incelenmiştir. Deneysel çalışmalarda, hammadde üretimi esnasında bu artıklar farklı oranlarda karıştırılıp değişen miktarlarda kok ilave edilerek, çeşitli presleme basınçlarında briketler haline getirilmiştir. Bu çalışmadaki temel amaç, düşük maliyetle yüksek redüksiyon oranlarında demir hammaddesi üretmek olduğundan, elde edilen briketler, 1000°C ve 1100°C olmak üzere 2 farklı sıcaklıkta ve farklı sürelerde redüksiyon işlemine tabi tutulmuştur. Böylece, atık karışım oranlarının, briket oluşturulması esnasındaki presleme basıncının, kok oranının, sıcaklık ve sürenin oluşan ürünlerin redüksiyon yüzdesine etkisi incelenip optimum çalışma koşulları tespit edilmiştir. Deneysel çalışmanın sonucunda, her iki karışım türü için de mümkün olan en düşük presleme basınçlarında (1 N) şekillendirilen ve 1100°C'de redüklenen briketlerin daha yüksek redüksiyon yüzdeleri verdiği belirlenmiştir. Ayrıca briketlerin uygulanan redüksiyon sıcaklıklarında redüksiyon oranlarının arttırılması için sürenin ve/veya kok miktarının arttırılması gerektiği tespit edilmiştir.
Epoksi matris E-camı dokuma fiber takviyeli termoset kompozitlerde üçüncü bileşen kalsit dolgunun özelliklere etkisi
Polimer ve polimer kompozitler, yüksek modül, yüksek tokluk, korozyona karşı direnç, kolay işlenebilme, maliyet azaltma ve iyi tribolojik özellikleri sebebiyle endüstrisine kadar pek çok endüstriyel alanda önemli rol oynamaktadırlar. Günümüzde kompozit malzemelerin mekanik özelliklerini arttırmaya yönelik birçok çalışma yapılmaktadır. Bu çalışmalar ağırlıklı olarak, çeşitli fiber hacim oranlarının kullanılması ve fiber yönünün değiştirilmesi ile mekanik özelliklerin arttırılması şeklindedir. Bu alandaki son gelişme ise, fiber takviyeli kompozit malzemeye dolgu malzemeleri olarak adlandırılan ikinci bir takviye malzemesinin eklenerek mekanik özelliklerinin incelenmesi yönündedir. Bu çalışmanın amacı üç bileşenli kompozitlerde (epoksi reçine, dokuma e-camı fiber, kalsit dolgu) değişen epoksi reçine ve kalsit dolgu hacim oranları değişiminin özelliklere etkisini incelemek ve bu inceleme sonucunda kompozit üretiminde hangi durumlarda hangi dolgu maddesi oranının kullanılabileceğini belirlemektir. Ağırlıkça % 0, 5, 10, 15 gibi çeşitli oranlarda kalsit dolgu maddesi ile dokuma e-camı fiber epoksi kompozit malzemeler vakum torbalama tekniği kullanılarak üretilmiştir. Ayrıca ikinci bir araştırma olarak epoksi malzemeye kalsit etkisi de çalışılmıştır. Ağırlıkça % 0, 5, 10, 15 gibi çeşitli oranlarda kalsit dolgu maddesi ile epoksi üretilmiştir. Üretilen kompozitlerin, çekme dayanımı, eğme dayanımı, darbe dayanımı ve sertlik değerleri mekanik testlerle elde edilmiştir. Su absorbsiyonu ve fiber hacim oranları fiziksel testlerle edilmiştir. Ayrıca kompozitlerin üretiminde kullanılan fiber, epoksi ve dolgu maddelerinin fiyatları belirlenerek bir maliyet hesabı yapılmıştır. Sonuç olarak mekanik değerler ve maliyet için çeşitli tablolar elde edlimiştir. Son olarak, deneysel veriler analitik olarak değerlendirilmiş, kırık yüzey görünümleri taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanılarak incelenmiştir. Anahtar Kelimeler: Epoksi, E-camı fiber, Kalsit (CaCO3), Mekanik özellikler.
Alüminyum dolu kalıba döküm uygulamalarında model yoğunluğunun poroziteye etkisi
Alüminyum ve magnezyum alaşımları gibi ergime sıcaklığı düşük hafif metallerin kaybolan köpük yöntemiyle ticari dökümleri uzun zamandır yapılmaktadır. Ancak dökümlerde porozite önemli bir sorun olarak ortaya çıkabilmektedir. Bu çalışmada farklı köpük model yoğunlukları ile değişen döküm sıcaklıklarının parça yoğunluğu ve porozite üzerine etkisi araştırılmıştır. Döküm deneyleri için iyi bilinen ve yaygın kullanılan A380 alüminyum döküm alaşımı tercih edilmiştir. Yoğunluk ölçümleri ve mikroyapı incelemeleri ile döküm parçaların porozite içeriği tespit edilmiş ve karşılaştırılmıştır. Köpük model yoğunluğu ve döküm sıcaklığı ile döküm parça yoğunluğu arasındaki bağlantılar muhtemel sebepleri ile ortaya konmuştur. Bu çalışmada 8.4 kg/m3, 16.3 kg/m3 ve 26.2 kg/m3 yoğunluk değerlerine sahip 3 farklı köpük model için 680 ˚C, 700 ˚C, 720 ˚C, 740 ˚ C, 760 ˚C, 780 ˚C ve 800 ˚C sıcaklıklarında dökümler yapılmıştır. Döküm parçalardan elde edilen değerlerde 680 °C'tan 780 °C'a kadar belirgin bir değişimin olmadığı, asıl yükselmenin 800 °C'ta olduğu görülmektedir. 680 °C – 780 °C arasındaki dökümlerin yoğunlukları aynı sıcaklık için karşılaştırıldığında orta (16 kg/m3) yoğunluğa sahip köpük model kullanılarak gerçekleştirilen dökümlerde çoğunlukla metal yoğunluğunun diğerlerine göre daha yüksek olduğu görülmektedir. Çalışmada yapılan deneyler ve değerlendirmeler sonucunda orta yoğunluktaki köpüklerin en iyi sonuçları verdiği görülmüştür.
Dubleks paslanmaz çelikteki sigma ve CHİ fazlarının ergitme kaynağındaki oluşum mekanizmalarının modelleme ile saptanması
Dubleks paslanmaz çelikler, yüksek korozyon direncine ve mükemmel mekanik özelliklere sahiptir. Bu özellikleri nedeniyle mimari, petrokimya, deniz aşırı uygulamalar, desülfürizasyon üniteleri, tuzdan arındırma gibi alanlarda geniş kullanıma sahiptir. Dubleks paslanmaz çelikler; östenitik ve ferritik fazların korozyon direnci ve mekanik özelliklerinin birleştiği malzeme grubudur. Kullanım alanına bağlı olarak, ısıl işlemler ya da kaynak işlemleri nedeniyle ferrit/östenit faz dengesini değiştirmektedir. Bununla birlikte soğuma sırasında yapıda, mekanik özellikleri ve korozyon direncini olumsuz etkileyen intermetalik fazların oluşumu görülmektedir. Tez kapsamında, kaynak işlemi sırasında ortaya çıkan ikincil fazların oluşum mekanizmasının belirlenmesi amacıyla SAF 2205 alaşımının özlü tel ile kaynak işlemi gerçekleştirilmiştir. Kaynak işlemi sırasında malzemeye etki eden ısıl dağılımlar, ANSYS Workbench Academic Research programı kullanılarak, sonlu elemanlar yöntemiyle belirlenmiştir. Kaynak işlemi sırasında oluşan soğuma hızı teorik olarak hesaplanmış ve modelleme sonuçlarıyla karşılaştırılarak ısı iletim verimi belirlenmiştir. Kaynak işleminde oluşan yüksek ısı girdisi, ısı etkisi altındaki bölgenin (IEAB) oluşumuna neden olmaktadır. Bunun bir sonucu olarak, soğuma sırasında faz dönüşümlerinin etkisiyle hızlı mikroyapısal değişimler gözlenmektedir. IEAB'de etkili olan sıcaklıklar, soğuma sırasında intermetalik fazların çökelmesine neden olmaktadır. İntermetalik fazların oluşum hızlarının hesaplanması için IEAB'nin simülasyonu, ısıl işlemlerle hazırlanmıştır. İkincil fazların oluşum mekanizmalarının belirlenmesi için Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogrov (JMAK) eşitlikleri kullanılmıştır.
Çeşitli nano yapıların sentezi ve karakterizasyonu
Yapılan yüksek lisans tez araştırması iki ana bölümden oluşmaktadır. İlk kısımda solvotermal yöntem kullanılarak anti-bakteriyel gümüş nano tel üretimi gerçekleştirilmiştir. Diğer taraftan gümüş nano partikül takviyeli kitosan polimeri üretilmiş; püskürtme, daldırma ve elektrospinning yöntemleri ile eski bir eser üzerine uygulanmaya çalışılmıştır. İkinci kısımda ise mikrobiyel salgınlara karşı kullanılabilecek bir yüz maskesi için gerekli olan nano parçacıklarla kaplanmış filtre malzemesi üretilmeye çalışılmıştır. Bu bağlamda ticari zeolite, titanyum dioksit, bakıroksit ve çinkooksit nano yapıların takviyesine yönelik deneysel çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Ardından üretilen tozlar farklı gözenek boyutlarına sahip polietilen kumaş üzerine kaplanmaya çalışılmıştır. Son olarak hem nano partiküller ile kaplanmış kâğıt hem de polietilen kumaşların organizma büyümesine dirençleri bakteri testleri ile belirlenmiştir. Sonuçta üretilmiş olan çeşitli nano parçacık ve nano tellerin organizma büyümesini ve kolonileşmeyi engellediği görülmüştür.
Çift fazlı çeliklerin termomekanik haddeleme yolu ile üretilmesi ve üretim parametrelerinin mekanik özelliklere etkisi
Otomotiv endüstrisindeki yakıt tasarrufu üzerine yapılan çalışmalar malzeme teknolojisinin gelişmesini zorunlu hale getirmiş ve devamında yüksek dayanımlı düşük alaşımlı, ticari olarak kullanılabilir çift fazlı çelikler geliştirilmiştir. Bu çelikler, araçta kullanılan parçalarda herhangi bir mukavemet kaybı olmaksızın, parça kalınlıklarının azaltılması ile ağırlık azaltılmasını sağlamaktadır. Ülkemizdeki yerli çelik üreticileri için sıcak haddelenmiş çift fazlı çelik üretimi kısa bir geçmişe sahiptir. Özellikle otomobil jantı üretiminde kullanılan ve nihai ürün olarak ihraç edilen sıcak haddelenmiş yassı mamul halindeki çift fazlı çelikler geniş kullanım alanı ve yüksek katma değeri ile günümüz otomotiv üreticileri için vazgeçilemez bir malzeme haline gelmiştir. Bu çalışmada termomekanik haddeleme yöntemi ile DP600 kalite çift fazlı çelik üretimi hedeflenmiş ve proses parametrelerinin faz oluşumuna ve mekanik özelliklere etkisi incelenmiştir. Sıcak haddehanede termomekanik haddeleme yöntemi ile üretimen bir bobin farklı sarılma sıcaklıkarına tabi tutularak, bobin sarma sıcaklığının etkileri gözlenmiştir. Yapılan deneylerde farklı sarım sıcaklğına sahip, dolayısıyla farklı ısıl işlem parametreleri ile haddelenen malzemelerin faz oranları ve mekanik özellikleri tespit edilmiştir. Deneyler sonucunda elde edilen verilerin ışığında bobin sarım sıcaklığının, akma mukavemeti, çekme mukavemeti, uzama değeri, malzemenin mikroyapısındaki faz dağılımı ve martenzit hacim oranı üzerindeki etkisi belirlenmiştir.