Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Teknolojileri Anabilim Dalı
Manisa Celal Bayar University21
Archived Theses
0
DOIs Assigned
0%
DOI Rate
Discipline
Yüksek fırın işletmeciliğinde optimizasyon
ÖZETMinimum enerji kullanarak uluslar arası pazarlarda geçerli ürün çeşitleri ile kalitedüzeylerinin ülkemizde de üretimi için yüksek fırında optimizasyon çalışmalarıyapılmıştır.Daha önce yapılan çalışmalar sonucunda üretim süreçlerinin azaltıldığı; işgücüverimliliği,ürün verimliliği ve kalitede artışın sağlanarak,harcanan enerjinin minimumaindirildiği görülmüştür.Bu çalışmada gerekli optimizasyon koşulları açıklanmış veoptimizasyonun üretime etkileri belirlenmiştir.Yapılan çalışmalar ve sonuçları aşağıdaaçıklanmıştır.Erdemir 2. yüksek fırın dataları kullanılmış ve alkalilerin zararlı etkilerinin azaltılmasıamaçlanmıştır.Yüksek fırın dataları olarak sinter,pelet,kok,cevher,kömür,manganez bileşimve miktarları,curuf bileşimi,sıvı maden miktarı kullanılmıştır.Bu çalışmada curufbazikliğinin(0,7558) düşürülmesiyle atılan alkali(2,03 kg/TSM) miktarının ve üretilen pikmiktarının(4657 ton/gün) arttığı bulunmuştur.Yine curuf bazikliğinin(0,7558)düşürülmesiyle,curuf hacminin(215,70Kg/TSM) ve madendeki %Mn miktarınınazaldığı,cevher/yakıt oranının arttığı(3,04),madendeki S miktarının sınırları aşmadığı(%0,08),ve Si miktarının(%0,687) sınırları geçtiği bulun muştur.Curufla atılan alkali,üretilen sıvı maden ve cevher/yakıt oranının arttırılmasıyla;curufhacminin azaltılmasıyla üretim veriminin arttığı belirlenmiştir.Bu çalışmalar sonunda (0,7558) baziklik,üretilen sıvı maden miktarı(4657ton/gün),curufhacmi(215,70Kg/TSM),Cevher/yakıt oranı(3,04),madendeki S miktarı(%0,08) ve Simiktarı(%0,687),atılan alkali(2,03kg/TSM) optimum şartlar olarak belirlenmiştir.Girenalkalinin curufla atılan yüzdesi %40-70 arasında değişmektedir.Alkali miktarının kok vesinterde yüksek olduğu belirlenmiştir.Anahtar Kelimeler: Yüksek Fırın, Demir Cevheri, Curuf, Alkali, PeletABSTRACTAn optimization study has been performed with respect to the blast furnace to be employedfor manufacturing various sought-after products worldwide at international recognized qualitylevels by using minimum energy. Previous studies have shown that production processes werereduced, energy consumption was minimized, and at the same time, labor productivity,product efficiency and quality were increased proportionally. In this study, requiredoptimization conditions were explained and impact of optimization on production phases wasclarified accordingly. The studies performed and their results are explained below.Data pertaining to the 2nd blast furnace of Erdemir were used and reduction of the harmfuleffects of alkali was intended. As blast furnace data we used the characteristics of thecompounds and amounts of sinter, pellet, coke, ore, coal, manganese, and amounts of slagcompound and hot metal. In this study it was revealed that the amount of slag removed (2, 03kg/TSM) and the amount of hot metal (4657 tons/day) produced were increased by decreasingthe basic slag (0, 7558). Again, it was determined that, as a result of reducing the basic slag(0,7558); the slag volume (215,70 kg/TSM) and the ratio of Mn (%) in the metal decreased,ore/fuel ratio (3,04) increased, ratio of S (0,08%) in the metal did not exceed the limits butthe ratio of Si (0,687%) in the metal exceeded the limits.It was determined that the production efficiency was increased by increasing the quantity ofalkali removed with slag, the hot metal produced and ore/fuel ratio, and by decreasing the slagvolume.As a result of these studies, the following were found to be the optimum conditions: basicslag (0, 7558), amount of hot metal produced (4657 tons/day), slag volume (215, 70 kg/TSM),ore/fuel ratio (3, 04), ratio of S (0, 08%) and Si (0,687%) in the metal and the alkali removed(2, 03 kg/TSM). The ratio of the alkali removed within the slag as percentage of the alkaliinputted varies between 40-70%. It was determined that the amount of alkali in coke andsinter was high.Key words: Blast Furnace, Iron Ore, Slag, Alkali, Pellet
Bağlantı elemanı kaplama işlemindeki hidrojen gevrekliği ve karbon ayak izi araştırması
Bu tez çalışması, iki farklı çelik alaşımı kullanılarak, soğuk dövme yöntemi ile üretilmiş cıvata ürünleri üzerinde, elektrolitik kaplama sırasında oluşan hidrojen gevrekliği riskini önleyici ve giderici sistemler oluşturmayı amaçlamaktadır. Çalışma sırasında, 12.9 kalite ve daha yüksek mukavemetli çelik alaşımı kullanılarak imal edilen bağlantı elemanları üzerinde sıklıkla meydana gelen hidrojen gevrekliği (HE) riskini azaltmak için banyo ve fırınlama süresi parametrelerinin etkisi incelenmiştir. Ayrıca, soğuk şekillendirme sırasında kullanılan hammadde alaşımı, soğuk şekillendirme, ısıl işlem ve kaplama parametreleri ve difüze olabilecek hidrojen atomu yoğunluğu gibi değişkenler üzerinde optimum düzey belirlenerek, hidrojen gevrekliği oluşma riski minimize edilmeye çalışılmıştır. Bu doğrultuda, çinko nikel G2, çinko nikel sprint, çinko alkali ve çinko asidik olmak üzere 4 farklı kaplama prosesinin ve proses parametrelerinin hidrojen gevrekliği üzerine etkisi incelenmiştir. Mikroyapısal ve mekanik analizler sonucunda kaplama türlerinin hidrojen gevrekliği üzerine olan etkisi sayısal olarak ortaya konulmuştur. Kaplama verimi, kaplama süresi ve kaplama banyolarındaki hidrojen varlığı analiz edilmiş ve proseslerin hidrojen gevrekliği riskleri değerlendirilmiştir. Kaplama proseslerinin kimyasal ve enerji tüketimleri göz önüne alınarak karbon ayak izi oluşumu değerlendirilmiştir. Böylelikle, karbon ayak izinin minimize edilmesini sağlayacak yenilikçi bir proses geliştirilmiştir.
Hidrotermal metot ile üretilen hidroksiapatit nanoyapıların reaksiyon süresi ve ısıl işlem ile kontrolü
Bu çalışmada hidrotermal yöntem ile hidroksiapatit üretimi gerçekleştirilerek reaksiyon süresinin ve üretilen numunelere uygulanan ısıl işlemin, Nanoboyutlu tozların yapısal özellikleri üzerine etkileri incelenmiştir. Hidrotermal yöntemde reaksiyon süresi morfolojiyi etkileyen en önemli parametreler arasındadır. 0.01 M Ca(NO3)2.4H2O çözeltisine ileve edilen 0.006 M P2O5 çözeltisi ile elde edilen yeni çözelti, pH değeri 11 olan kalsiyum nitrat ve fosfor penta oksit çözeltilerinden sabit sıcaklıkta (180 ºC) farklı reaksiyon sürelerinde (6,12, 18 ve 24 sa) hidroksiapatit nanopartikülleri hidrotermal sentez yöntemi ile üretilmiştir. Üretilen tozların karakterizasyonları Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), EDX, X-Işını (XRD) ve UV-Vis çalışmaları ile incelenmiştir. Bu çalışmalar sonucunda, hidroksiapatit nanopartiküllerinin aglomera şeklinde olduğu görülmüş, herhangi bir safsızlık gözlenmemiştir ve yasak enerji değerleri 3.72 eV ve 4.05 eV aralığında olduğu tespit edilmiştir. Tez çalışmamızın amacı, hidrotermal sentez yöntemi ile farklı kristal boyutlarına sahip nanoparçacıklar üreterek bu parçacıkların, morfolojik ve optik özelliklerini inceleyerek optimum sentezleme süresini belirlemektir. İlaveten üretilen nanoparçacıklara uygulanan ısıl işlemle de ısıl işlemin kristal boyutu,morfoljik yapı ve optik özellikler üzerindeki etkisi incelenecektir. Üretilen Hidroksiapatitlerin yasak enerji aralıkşarına bakılarak fotokatalitik uygulamalar için uygun olup olmadığına bakılacaktır.
Elazığ bölgesi kromit konsantrelerinden farklı bağlayıcılar kullanılarak kompozit briket üretiminin araştırılması
Bu çalışmada, sünger demir üretiminde gerçekleştirilen pelet üretimine benzer bir şekilde kromit konsantresi kullanılarak, soğukta sertleşebilen pelet ve soğukta sertleşebilen kompozit pelet üretiminin gerçekleştirilmesi amaçlanmıştır.Deneylerde Elazığ Kovancılar ilçesinde bulunan ETİKROM 'dan temin edilen sarsıntılı masa konsantresi kullanılmıştır. Bağlayıcı madde olarak, pirinç nişastası, melas, Ca(OH)2 ve sodyum karboksimetil selüloz (CMC) kullanılmıştır. Ayrıca, kendinden redüklenebilen peletler üretebilmek için de cevherle aynı boyuta getirilen kok kömürü kullanılmıştır. Kromit cevherlerinden soğukta sertleşen kompozit pelet üretimi kapsamında, peletlemede kullanılan bağlayıcı cinsi, karışım içerisine ilave edilen bağlayıcı miktarı, kurutma sıcaklığı ve kurutma süresi gibi özellikler optimize edilerek her bir bağlayıcı için en uygun parametreler belirlenmiştir. Pirinç nişastası ile soğukta sertleşebilen küresel pelet üretimi için yapılan çalışmalarda, farklı oranlarda pirinç nişastası ilave edilerek üretilen kromit cevheri peletlerinin kuru basma dayanımlarının, soğukta sertleşen pelet mukavemet standartlarına uymadığı görülmüştür. Diğer yandan, %2 CMC, %20 kok ve %4 Ca(OH)2 ilave edilerek üretilen peletlerin 200 C sıcaklıkta 90 dakika kurutulmaları sonucu elde edilen 725 N/Pelet mukavemet değeri soğukta sertleşebilen pelet standartlarının çok üzerinde bir değer olup, kromit cevher ve konsantrelerinin peletlenmesinde kullanılabilecek vasıflara sahip olduğu ortaya konulmuştur. Melasla yapılan çalışmalar sonucu ise, (Melas/Su) oranı (60/100) olacak şekilde hazırlanan melas çözeltisinden toplam malzemenin %10 u kadar alınıp ve %20 kok, %4 Ca(OH)2 ve cevherden oluşan karışıma pelet yapım esnasında püskürtülmek koşuluyla, üretilen peletlerin 200 C sıcaklıkta 120 dakika bekletilmeleri sonucu 611 N/Pelet kuru basma dayanımına, 15-19 ham pelet düşme sayısına sahip oldukları ve bu değerlerinde soğukta sertleşen pelet standartlarının üzerinde bir değer olduğu, kromit cevher ve konsantrelerinin peletlenmesinde kullanılabilecek vasıflara sahip olduğu görülmüştür.
İndüksiyon yöntemiyle üretilen ni esaslı kompozit kaplamasının özelliklerinin araştırılması
İndüksiyon ile ergitme yöntemi prensip olarak; gerekli olan frekansı üretebilecek bir güç kaynağı ile manyetik bir alan oluşturabilecek bir bobin içerine konulmuş iş parçasının üzerine gerilim indüklenerek, iş parçası içerisinde değişken akımların meydana getirilmesi amaçlanan bir sistemdir. Bu sistem yüksek verimlilik ile çalıştığından çevre kirliliği oluşturmaz ve ısı kaybı çok az olduğundan tercih edilmektedir. Nİ esaslı alaşımlarla üretilen kaplamalar erozyon, korozyon ve diğer tribolojik olaylara karşı direnç gösterdiğinden endüstrinin birçok alnında yaygın olarak kullanılmaktadır. Ni esaslı kaplamalar bağ yapma mukavemetleri yüksek olduğundan seramik kaplamalarda da yaygın olarak kullanılırlar. Ni esaslı kaplamalara örnek olarak verilecek NiCrBSi alaşımları korozyon ve yüksek aşınma dirençlerine sahip oldukları için birçok kaplama yöntemlerinde tercih edilirler. Bunun sebebi NiCrBSi alaşımının içindeki metallerin akışkanlık, erginime noktası düşürme, çeşitli fazların oluşumu, korozyon ve oksitlenmeye karşı yüksek direnç sağlamasıdır. Bu çalışmada indüksiyon ergitme yöntemiyle NiCrBSi matrisli Cr3C2 takviyeli metal matrisli kompozit kaplamar üretilmiştir. NiCrBSi ve NiCrBSi- Cr3C2 takviyeli karışımlar AISI 4140 paslanmaz çeliğin bir pota haline getirilerek hazne üzerine yerleştirildi. Farklı üretim parametrelerinden elde edilen kaplama katmanları enine kesit boyunca kesilip farklı katmanlardaki SiC zımparalarla parlatıldı. Parlatma ve dağlama işleminden sonra mikroyapısal ve mekanik özellikleri incelendi. Yapılan incelemelerde bazı numunelerde Ni3B, CrB, Cr23C6, Cr7C3 gibi sert borür ve kabür yapılar ortaya çıktı. Bu fazlar yapıyı oldukça sert kıldığı mikrosertlik sonuçlarında ortaya çıktı. Çalışmada karışım oranın artmasıyla birlikte yapıda çelişitli fazların ve sertlik değerinin arttığı belirlenmiştir.
Küresel grafitli dökme demirin TRD yöntemi kullanılarak VC kaplanabilirliğinin araştırılması
Bu çalışmada, küresel grafitli dökme demir yüzeyi TRD yöntemi kullanılarak sırasıyla 850, 900 ve 950 °C işlem sıcaklıklarında 2, 4 ve 6 saat sürelerde VC kaplanmıştır. Bu amaçla yüzeyleri parlatılan numuneler, belirtilen sıcaklık ve sürelerde tuz boraks, Al ve Fe-V tozundan oluşan tuz banyosu kullanılarak kapalı bir ortamda kaplama işlemine tabi tutulmuştur. Yapılan kaplama işlemi sonrasında yüzeylerdeki kaplama tabakası kesiti ve geçiş bölgesi incelenmiştir. Böylece kaplama tabakası kesiti optik mikroyapı, SEM, EDS, Mapping ve mikrosertlik analiz yöntemleri kullanılarak incelenmiştir. Aynı zamanda kaplama tabakası faz yapısı tespiti için XRD analizi yapılmıştır. Optik mikroskoba bağlı clemex analiz sistemiyle kaplama tabakası kalınlığı, işlem sıcaklığı ve süreye bağlı olarak 2,62 – 11,80 μm arasında elde edilmiştir. Aynı zamanda, elde edilen kaplamaların morfolojileri taramalı elektron mikroskobu (SEM) analizleri ile belirlenmiş ve noktasal EDS analizleri ile kaplama tabakası ve geçiş bölgesi elementer içeriği tespit edilmiştir. Mikrosertlik analizleri sonucunda ise kaplama tabası yüzey sertliği maksimum 4608 HV olarak tespit edilmiştir.
Ca-Mn katkılandırılmış TiO2 esaslı nano yapılı ince filmlerin yüzey morfolojisi ve optik özellikleri
Bu tez çalışmasında; Kalsiyum (Ca) ve Mangan (Mn) katkısının Titanyum dioksit (TiO2) nanomalzemesinin yapısal ve yarıiletkenlik özelliklerine etkisi incelendi. Sol jel döndürerek kaplama yöntemi kullanılarak Ca ve Mn katkılı TiO2 esaslı ince filmler üretildi. Hazırlanan numunelerin yüzey morfolojisi Atomik kuvvet mikroskobu (AFM) ile incelendi ve nano boyutta tanelerin olduğu tespit edildi. Ayrıca ortalama yüzey pürüzlülük değerleri incelendi ve artan Ca ve Mn katkısının bu değerde bir düşüşe yol açtığı tespit edildi. Filmlerin kristal yapısı Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ile incelendi ve tanelerin küresel yapıda olduğu tespit edildi. Karakteristik özellikleri de X-Işını Kırınım yöntemi (XRD) cihazı ile incelendi ve Sherer denklemi yardımıyla numunelerin kristal boyutu hesaplandı. Üretilen filmlerin UV-VIS spektroskopisi ile geçirgenlik, soğurma ve yansıma grafikleri çizilmiş ve yasak enerji aralığı hesaplanmıştır. Ca ve Mn katkısının yasak enerji aralığında artışa yol açtığı tespit edilmiştir. Teknolojik uygulamalarda önemli bir yeri olan yarıiletken film üretimine yönelik bu çalışmada, özellikle maliyet açısından pahalı diğer üretim yöntemlerine alternatif olarak TiO2 ince filmlerin üretilmesi ve farklı malzemeler katkılama imkânı ile özelliklerinin değiştirilmesine olanak sağlanabilmesi açısından önem arz etmektedir. Yapılan araştırmalar sonucunda Ca ve Mn katkısının TiO2 filmlerin morfolojik ve optik özellikleri üzerinde önemli etkileri olduğu ve üretilen numunelerin şeffaf iletken elektrot uygulamalarında, optoelektronik cihazlarda, güneş pillerinde ve sensör üretiminde kullanılabileceği belirlendi.
OPTİM 700 MC–St 37 çelik malzemelerin plazma transfer ark yöntemi ile kaynak edilebilirliği
Kaynak, imalat sektörünün büyük bir kısmı tarafından önemi kabul edilmiş, pek çok sayıda tekniği kapsayan bir teknolojidir. Birçok araştırma makalesi ve tez de bilimsel bir çalışma olarak yerini almıştır. Kaynaklı birleştirmelerin dayanıklı ve kolay uygulanabilir olmasından dolayı hayatımızın her alanında vazgeçilmez bir birleştirme yöntemi olarak görmek mümkündür. Günümüzde otomobil parçalarının kaynaklarında kullanılan gazaltı, (MIG-MAG) kaynakları her ne kadar otomasyona uygun olsa da kaynak sonrası ilave metal artıkları kalabilmekte ve son temizleme işlemine gereksinim duyulabilmektedir. Bu dezavantajı minimize etmek amacıyla bu çalışmada Plazma Transfer Ark kaynağı kullanılmıştır. Üretimde yoğun bir çalışma alanına sahip malzeme çiftlerinden St 37 ve OPTİM 700 MC malzemelerin bir ergitme kaynak yöntemi olan Plazma Transfer Ark kaynak yöntemi ile birleştirilebilirliği araştırılmıştır. Yapılan araştırma da St 37 - St 37 çelik çiftleri içinde 110 A, St 37 - OPTİM 700 MC çelik çiftleri için, 120A ve OPTİM 700 MC-OPTİM 700 MC çelik çiftleri için 110A' de birleştirilen numunelerde başarılı sonuçlar alınmıştır.
Ti6Al4V alaşımı yüzeyinde hidrotermal yöntemi ile hidroksiapatit (HAP) oluşturulması
Titanyum ve alaşımlarının yapısal özelliklerinden dolayı çoğu metallere göre birçok avantajları vardır. Özellikle sağlık, otomotiv ve havacılık gibi önemli alanlarda büyük ilgi görmeleri nedeniyle son yıllarda daha yaygın kullanılmaktadır. Titanyum kullanım oranının birçok alanda artması, bu alaşım ile ilgili araştırmaları ve deneysel çalışmaların artmasını sağlamıştır. Titanyum ve alaşımlarının yüzeylerine yapılan kaplamalar malzemeyi çevresel etkilere karşı korumakta ve mukavemetini arttırmaktadır. Bu tez çalışmasında altı adet Ti6Al4V alaşımı yüzeyinde hidrotermal yöntemi ile hidroksiapatit oluşturulmuştur. Ti6Al4V alaşımlarının yüzeyleri zımparalama yöntemi kullanarak ön işlem uygulanmıştır. Elde edilen numuneler, hidroksiapatit yöntemlerinden biri olan hidrotermal yöntem kullanılarak yüzey kaplaması yapılmıştır. Yüzey kaplaması yapılırken her numune için farklı sıcaklık ve zaman değeri uygulanmıştır. Altı numune iki gruba ayrılarak deneysel çalışma yapılmıştır. İlk gruptaki üç numune 180°C'de sırasıyla 18, 24 ve 30 saat ısıl işlemde bekletilmiştir. İkinci gruptaki üç numune 200°C'de sırasıyla 18, 24 ve 30 saat ısıl işlemde bekletilmiştir. Elde edilen numunelerin mikroyapı incelemeleri için Taramalı Elektron Mikroskop, X ışınları Kırınımı ve Atomik Kuvvet Mikroskobu cihazları kullanılmıştır. Her numunenin analiz sonuçları karşılaştırılarak sıcaklık ve zaman parametresinin etkisi incelenmiştir.
AZ63-AA6063 malzeme çiftinin sürtünme kaynak yöntemi ile birleştirilebilirliğinin araştırılması
Bu çalışmada, AZ63 Magnezyum ve AA6063 Alüminyum malzeme çifti, farklı devir sayıları (1500-1600-1700 dv/dk), farklı sürtünme basıncı (20-30-40 MPa), farklı yığma basıncı (40-60-80 MPa), sabit sürtünme süresi (6 sn) ve sabit yığma süresinde (4 sn) sürekli tahrikli sürtünme kaynak tekniği ile birleştirilmiştir. Elde edilen kaynaklı bağlantılara çekme testi uygulandı. Mikrosertlik ölçümleri Vickers skalasında 50 gr'lık yük altında yapıldı. Kaynak sonrası üretim parametrelerinin birleşme bölgesinde meydana gelen mikro yapı değişiklikleri; Optik Mikroskop ve EDS analizleri ile incelendi. Kaynaklı bağlantıların Radyografik muayenesi yapıldı. Yapılan incelemeler sonrasında, AZ63 Magnezyum ve AA6063 Alüminyum alaşımlarını birleştirmede seçilen devir sayılarının (1500-1600-1700 dv/dk) genel olarak yetersiz kaldığı tespit edilmiştir.
Sol jel metodu ile ZnO-Cdo nanomalzemelerin üretilmesi ve karakterizasyonu
Teknolojinin hızla ilerlemesi ile araştırma ve geliştirme çalışmaları, birbirine alternatif olacak yeni üretim teknikleri ortaya çıkarmıştır. Ortaya çıkan bu teknikler arasından ivme kazanan ince filmler çok geniş kullanım alanına sahiptir. Bu çalışmada sol-jel metodu ile ZnO ve CdO ince filmler üretilmiştir. Sol-jel spin kaplama metoduyla kuartz altlıklara kaplanmak üzere farklı oranlarda dört numune hazırlanmıştır. ZnO ince filmler sol-jel spin kaplama metodu ile cam altlıklar üzerinde biriktirilmiştir. Hazırlanan filmlere aynı sıcaklık ve sürelerde ısıl işleme tabii tutulmuştur. Bu çalışmada hedeflenen temel amaç, ince filmler için uygun olan, yüksek saflıkta malzeme üretilebilen, malzemelerin homojen ve toz boyutunun mikron altında olması gibi avantajları bulunan sol-jel yöntemi ile üretilen numunelerin AFM, optik ve iletkenlik ölçümleri yapılarak analiz edilmesidir. Bu amaçla, yaptığımız çalışmada Kadmiyum (Cd) ile katkılanan çinko oksit (ZnO) filmlerin katkılanma sonrası sahip olacağı karakteristikler incelenmiştir. ZnO filmler, şeffaf iletken oksitlerin en dikkat çeken malzemelerden biri olup optoelektronik teknolojisinde çokça tercih edilir. ZnO, Cd ile katkılandığında oluşan yasak enerji aralığı değeri, katkılanan Cd'nin konsantrasyonunun eklenmesi ile arttırıldı. Bu çalışmada, Cd katkılı ZnO filmler sol-jel döndürerek kaplama tekniği ile cam altlık üzerinde biriktirilmiştir. Döndürerek kaplamanın parametrelerini değiştirerek kaplama için optimum olduğu şartlar belirlenmiştir. Uygun parametre bulunduktan sonra her bir film için aynı parametre uygulanmıştır. Oluşan filmlerin morfolojik, yapısal ve optiksel özellikleri sırasıyla, Atomik kuvvet mikroskobu (AFM), UV-Visible Spektroskopisi kullanılarak karakterize edilmiş ve bu özellikler üzerine katkılamanın etkileri incelenmiştir. Cd katkılı ZnO filmlerinin yüzey morfolojisinin Cd katkılaması ile değiştiği gözlemlenmiştir. Elde edilen filmlerin optik özellikleri incelenerek direkt bant geçişli malzemeler oldukları tespit edilmiştir. Yapılan bu incelemeler sonucunda, elde edilen filmlerin yapısal, morfolojik, ve optik özelliklerin katkılama konsantrasyonuna göre değiştiği belirlenmiştir.
Östenitik paslanmaz çelik yüzeylerinin hvof yöntemi ile karbür kaplanması ve karakterizasyonu
Bu çalışmada, özellikle döküm sanayinin baca gazlarının atıldığı bölgelerde sıklıkla kullanılan ve bu bölgelerde yoğun korozyon ve aşınmaya maruz kalan AISI 304 ve AISI 316L östenitik paslanmaz çeliklerin yüzeyleri farklı kaplama kalınlıklarında (0-100µm, 100-200µm, 200-300µm), termal sprey kaplama yöntemlerinden biri olan HVOF (Yüksek Hızlı Oksi Yakıt) prosesi kullanılarak Cr3C2 tozları ile kaplanmıştır ve malzemelerin dayanımı arttırılmaya çalışılmıştır. Kaplanmış numunelere metalografik işlemler ile korozyon ve aşınma testleri uygulanmıştır. Yapılan kaplama işleminin numunelerin korozyon ve aşınma dayanımını arttırdığı tespit edilmiştir.
Termal sprey kaplama yöntemi ile seramik kaplanan östenitik paslanmaz çeliklerin mikroyapı ve mekanik özelliklerinin araştırılması
Bu tez çalışmasında, AISI 304 ve AISI 316L östenitik paslanmaz çeliğinin yüzeyine plazma sprey yöntemi ile farklı boyutlarda(0-100µ/ 100-200µ/ 200-300µ) seramik olan alüminyum alaşımı Al2O3-13TiO2oksit tozunun altlık malzeme yüzeyine kaplanması gerçekleştirilmiştir. Kullanılan tozlar sırasıyla kimyasal kompozisyonları Al2O3-13TiO2, TiO2 99%, ZrO2 8Y2O3 olan tozlar kullanılmıştır. Alüminyum alaşımı ile yüzeye yapılan kaplamalarda 180- 300 μm arasında değişen kaplama kalınlıkları elde edilmiştir. Bu kaplama kalınlıklarındaki farklılık; kaplama kalınlığına bağlı olarak korozyon ve aşınma dayanımlarının nasıl değişim gösterdiğini tespit etmek amacıyla gerçekleştirilmiştir. Kaplama sonrası numuneler metalografik işlemlerden(bakalit-zımpara-parlatma-dağlama) geçirilip mekanik ve mikroyapı analizleri için uygun hale getirilmiştir.Çalışmada üretilen kaplamaların mikroyapı ve faz bileşimi incelemesi, optik mikroskop ile (OM), X ışını enerji dağılım spektrometresi (EDS) ve X-ışını difraksiyonu (XRD) ile yapılmıştır. Altlık malzeme ve kaplamaların aşınma testi için CSM Tribometer cihazı ile pin-on disk yöntemiyle yapılmıştır. Korozyon ölçümleri, Referans 3000 Potentiostat / Galvanostat / ZRA korozyon sistemi kullanılarak yapılmıştır. Kaplamaların genel ortalamaları 300HV ve 900HV aralığında değişiklik göstermiştir. Altlık malzemenin sertlik değerlerinin aritmetik ortalaması 250 HV civarındadır. Kaplamanın birleşme noktasından alınan sertlik ölçümünde AISI 316 L paslanmaz çeliğinin sertlik değerleri AISI 304 L paslanmaz çeliğine göre 50-80 HV daha az olduğu gözlemlenmiştir. Plazma sprey kaplama yöntemiyle yapılan Al2O3 seramik kaplamaların AISI 304 ve 316L paslanmaz çelik malzemelerin aşınma dayanımlarını arttırdığı tespit edilmiştir. Korozyon deney sonuçlarına göre; kaplama yapılan çeliklerde AISI 316 L östenitik paslanmaz çeliğinin korozyon direncinin AISI 304 L östenitik paslanmaz çeliğine göre daha yüksek olduğu tespit edilmiştir.
İleri teknoloji metalik kaplama tozlarının üretilmesi ve kaplanabilirliğinin araştırılması
Bu tez çalışmasının amacı; Nikel esaslı saf yüzey kaplama tozlarının üretilmesi ve üretilen Nikel esaslı tozların kaplanabilirliğini araştırmaktır. Nikel esaslı tozlar (Ni, Si, B, Cr, Fe, C) toz üretim yöntemlerinden gaz atomizasyon yöntemi kullanılarak düşey gaz atomizasyon ünitesinde 1650-1700 ºC sıcaklıkta, 22-30 bar arası basınçta üretimi gerçekleştirilmiştir. Üretilen tozların genelinin küresel yapıda olduğu görüldü. Yapılan toz boyut analizi incelenmesi sonucu ortalama toz boyutunun 90-120 µm arasında olduğu anlaşılmıştır. Optimum şartlarda üretilen tozların mikroyapıları hakkında bilgi sahibi olmak için Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), EDX, X-Işını (XRD) incelemeleri yapılmıştır. Üretimi gerçekleştirilen Nikel esaslı tozlar; 1 numaralı toz (Ni1Si0,8B2P), 2 numaralı toz (Ni2Si1,8B10Cr2Fe0,6C), 3 numaralı toz (Ni3Si2,8B17Cr4Fe0,8C)'dur. Bu üç farklı Nikel esaslı toz termal sprey kaplama yöntemlerinden Yüksek Hızlı Oksi Yakıt (HVOF) yöntemi kullanılarak Manganlı altlık malzeme yüzeyine kaplama yapılmış olup, üretilen Nikel esaslı tozların kaplanabilirliği incelenmiştir. Aynı zamanda bir diğer amaç aşınmaya, korozyona, ısıya karşı dayanımını ve oksitlenmeye karşı direnci artırmaktır. Parametre olarak sabit kaplama parametreleri kullanılmıştır. Yapılan kaplamaların mikro yapıları hakkında bilgi sahibi olmak için Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), EDX, X-Işını (XRD) incelemeleri yapılmıştır. Yapılan kaplamaların sertliğini öğrenmek için kesit yüzeylerinden mikro sertlik ölçümü yapılmıştır. Yapılan incelemeler sonucu 1 numaralı toz ile yapılan kaplamanın ortalama sertliği 440 HV'dir. 2 numaralı toz ile yapılan kaplamanın ortalama sertliği 520 HV'dir. 3 numaralı toz ile yapılan kaplamanın çok ince olduğu görülmüştür. Anahtar Kelimeler: Toz Metalurjisi, Gaz Atomizasyonu, Nikel, Kaplama, HVOF
Zno nanomalzemelerinin yapısal özelliklerinin reaksiyon basıncı ve reaksiyon süresi ile kontrol edilmesi
Nanoboyutlu toz üretiminde çalışma sıcaklığı partikül boyutunu ve morfolojisini etkileyen en önemli parametredir. Çalışma sıcaklığının yükseltilmesi ile aglomerasyon oluşumları gözlenir ve bunun sonucunda daha büyük partikül oluşabileceği düşünülmektedir. 0,05 M konsantrasyona sahip, pH değeri 11 olan çinko nitrat çözeltisinden farklı termal parçalanma sıcaklıklarında (140, 180 ve 220 °C) ve farklı bekletme sürelerinde (12, 18 ve 24 sa) Çinko Oksit nanopartikülleri Hidrotermal Sentez Yöntemi ile üretilmiştir. Üretilen tozların karakterizasyonları Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), EDX, X-Işını (XRD) ve UV-Vis çalışmaları ile incelenmiştir. Bu çalışmalar sonucunda, Çinko Oksit nanopartiküllerinin yapısının çubuksu ve çiçeksi morfolojilerde olduğu görülmüş, herhangi bir yabancı maddeye rastlanılmamış ve Eg değerlerinin ortalaması 3,13 eV olduğu tespit edilmiştir. Tez çalışmamızın amacı, nanoboyutlu tozların elektronik, optik, manyetik ve termal özelliklerinin iyileştirilmesi ve bu alanlarda kullanılmasının yaygınlaştırılmasına katkı sağlamaktır.
Ti6al4v/ti6al7nb alaşımlarının grafen katkılı hidroksiapatit biyomalzeme ile kaplanması
Bu çalışmanın amacı Ti6Al4V/Ti6Al7Nb alaşımları yüzeyinde Grafen Nano Sheets (GNS) ve Nano-Hidroksiapatit (nHA) hibrit kompozit yapı elde etmek ve kaplamaların morfolojik, kimyasal ve mekanik özelliklerini araştırmaktır. Bu çalışmada, Ti6Al4V/Ti6Al7Nb alaşımları yüzeyi üzerindeki grafen / nano-hidroksiapatit (nHA) hibrit nanokompozitler hidrotermal (HT) yöntemi ve plazma elektrolitik oksidasyon (PEO) yöntemi kullanılarak iki farklı yöntemle tek aşamalı olarak kaplanmıştır. Numuneler Ti6Al4V alaşımı için 25x25x3 mm3 ve Ti6Al7Nb alaşımı için 25x25x4,1 mm3 kalınlıkta kesilmiş ve yüzeylerdeki doğal oksit tabakalarının giderilmesi için öncelikle Ti6Al4V/Ti6Al7Nb alaşımlarının yüzeyleri 240-1200 mesh SiC zımpara kâğıdı kullanılarak parlatıldı ve ultrasonik olarak saf su ile temizlendi. Hidrotermal reaksiyon 200 °C'de 220 bar basınç altında 24 saatlik sürede, katkısız HA ve ağırlıkça %1,%3,%5 ve %7 GNS katkılı olacak şekilde gerçekleştirildi. PEO ise %10 Duty Cycle, 500 pozitif Voltaj ve -100 negatif voltaj da bipolar mod kullanılarak 10 dakika süre ile 1000, 1500 ve 2000 Hz frekanslarda katkısız HA, ağırlıkça %0,5, %1 ve % 1,5 GNS katkılı olacak şekilde gerçekleştirildi. Yüzey kaplamaları gerçekleştirilen yüzeylerin kristolografik özellikleri XRD analizi, fonksiyonel grupları ATR-IR ile elemental analizi ise EDS analizi ile belirlendi. Yüzey morfolojik özellikleri AFM ve SEM analizleri kullanılarak incelendi. Kaplamaların in-vitro korozyon testleri ile korozyon dirençleri incelendi. Her iki yöntemle elde edilen kaplamalar detaylı olarak incelenerek kaplama özelliklerinin parametrelere ve kaplama yöntemlerine bağlı olarak değişimleri kıyaslanmıştır. Analiz sonuçları, nHA-Grafen kompozitlerinin her iki yöntemlede Ti6Al4V/Ti6Al7Nb numuneleri yüzeyinde başarılı şekilde kaplamalar elde edildiğini gösterdi. XRD ve ART-IR analizleri yüzeylerde HA ve GNS varlığını kanıtladı. SEM analizi ve AFM analizi ile yüzeylerde elde edilen gözenekli ve pürüzlü yüzey kaplamaları görüldü. Artan frekans ve GNS katkı oranına bağlı olarak kaplama kalınlığı artmıştır. Analiz sonuçları incelendiğinde GNS katkılanması ile kaplamaların mekanik ve kimyasal özelliklerinin geliştirildiği özellikle PEO yöntemi ile üretilen kaplamalarda yüzey sertliklerinin GNS katkısız kaplamalara göre önemli oranda artmıştır. Kaplamalarda GNS katkısı ile korozyon dayanımlarının ve yüzey pürüzlülüklerinin de arttırıldığı görüldü. Ayrıca korzoyon deneyleri sırasında SBF içerisinde 36,5 °C'de bekletilen yüzeylerde kemik benzeri apatit oluşumu gözlemlenmiş ve biyoaktivitif bir yüzey elde edilmiştir. Sonuçlar değerlendirildiğinde GNS katkılı nHA hibrit kompozit kaplamaların biyomedikal alanlarda kullanılması konusunda önemli sonuçlar elde edilmiştir.
Zr esaslı nano gözenekli Getter malzemelerinin üretilmesi ve mikro yapı özelliklerinin incelenmesi
Toz metalurjisi ile üretimi yapılan ve geniş uygulama alanına sahip gaz giderici olarak da bilinen 'Getter' malzemeler vakum ortamını korumak için büyük önem arz etmektedir. Vakum sisteminin çalışma şekline bağlı olarak farklı tiplerde gaz giderici malzemeler geliştirilmiştir. Buharlaşmayan gaz giderici olarak da bilinen 'Non-Evaporable Getter' malzemeler en çok elektronik alanda yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu çalışmada, tane boyutu 60-100 nm aralığındaki Zirkonyum, Vanadyum ve Demir tozları, toz metalürjisi yöntemiyle üretilerek presleme ve sıcaklık değerleri araştırılmıştır. Üretilen getter malzemelerin Presleme ve sinterleme sıcaklığı değişiminin yoğunluk, porozite, sertlik ve mikroyapıya etkisi incelenmiştir. Artan presleme basıncı ve sinterleme sıcaklığı etkisi ile sertlik değeri ve yoğunluğunun arttığı, gözenekliliğin azaldığı belirlenmiştir.
Doğal izole edilmiş biyoseramiklerden elektrospinning yöntemi ile polimerik biyokompozit malzeme eldesi
Kompozitin inorganik kısmını oluşturan Hidroksiapatit (HA), β-Trikalsiyum fosfat (β-TCP) gibi seramiklerin kemiğin kimyasal yapısını benzer oluşları, biyoaktif ve biyobozunur özelliklerinden dolayı biyomedikal implant uygulamalarında ve kemik yenilenmesinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu çalışmada doğal Ca kaynağı olarak Lettered olive, Pinna nobilis ve yumurta kabukları kullanılmıştır. Bu kabukların bileşimlerindeki CaCO3 miktarını belirlemek için termogravimetrik analiz (TGA) yöntemi uygunlanmıştır. Yüksek biyouyumluluğa sahip nanoseramik yapılar kolay ve ekonomik bir kimyasal çöktürme yöntemi ile üretilmiştir. Biyoseramik tozlarının kristal yapıları XRD analizi varlığı ile aydınlatılmıştır. Polikaprolakton (PCL), Polilaktik asit (PLA) ve Poliüretan (PU) gibi biyouyumlu polimer matrislerine elde ettiğimiz biyoseramik tozlarını takviyelendirerek elektrospinning (elektroeğirme) yöntemi ile nanobiyokompozitler elde edilmiştir. Üretilen biyoseramik takviyeli PCL, PLA ve PU polimer matrisli farklı biyokompozitlerin, yüzey morfolojileri taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile incelendiğinde lif boyutlarının yaklaşık 20-250 nm çapında oldukları görülmüştür. FT-IR ile malzemelerin kimyasal yapısı aydınlatılmaya çalışılmış ve bileşimlerindeki fonksiyonel grupların varlığı incelenmiştir. Üretilen farklı tip dokusuz biyokompozit yüzeylerinde PCL, PLA, PU ve biyoseramik yapılarına ait piklerin varlığı gözlenmiştir. Elektrospinning yöntemi ile üretilen biyokompozitlere mekanik testler uygulanmış olup, yapılan çekme testi sonucunda 348,50 MPa değeri elde edilmiştir. Bu değer, literatürdeki benzer çalışmaların üzerinde ve mukavemet gerektiren uygulamalarda ihtiyaç duyulabilecek bir değerdedir. Ayrıca düzenli nano yapıları sebebi ile biyokompozitler antimikrobiyal özellik sergilemişlerdir. Çalışma sonuçları esas alındığında, üretilen malzemelerin doku ve biyomedikal mühendisliği başta olmak üzere çeşitli uygulama alanlarında kullanılabilecek potansiyel malzeme özelliği gösterdiği belirtilmiştir. Anahtar Sözcükler: Hidroksiapatit, Kimyasal Çöktürme, Elektrospinning, Biyokompozit, Polikaprolakton, Polilaktik asit, Poliüretan, Doku Mühendisliği
P460-St52 malzeme çiftinin tozaltı kaynak yöntemi ile birleştirilebilirliğinin araştırılması
Bu çalışmada, farklı özelliklere sahip malzeme çiftlerinden P460 ve St52 (S355J2G3) malzeme çifti tozaltı kaynak yöntemi kullanılarak, 17-20 cm/dk. kaynak hızları, ve 450-500, 475-525, 500-550, 525-575, 550-600 amper değerlerinde birleştirilmiştir. Elde edilen kaynaklı bağlantılara çentik darbe testi uygulandı. Mikrosertlik ölçümleri Vickers skalasında 500 gr'lık yük altında yapıldı. Kaynak sonrası üretim parametrelerinin birleşme bölgesinde meydana gelen mikro yapı değişiklikleri; Optik Mikroskop ve EDS analizleri ile incelendi. Radyografik muayenesi gerçekleştirildi. Yapılan incelemeler sonrasında bütün kaynaklarda, kaynak hızı arttıkça kaynağın mekanik özelliklerinin kötüleştiği, ancak amper değeri arttıkça çentik darbe test sonuçlarının iyileştiği tespit edildi.
Hızlı tren hatlarındaki rayların aşınma davranışlarının mikroyapısal araştırılması
Hızlı Tren Hatlarındaki Rayların Aşınma Davranışlarının Mikroyapısal Araştırılması Bu çalışmanın amacı, hızlı tren hatlarında rayların aşınmadan önce ve sonraki S49 serisi ray çeliğinin atomik içyapısını ve yüzey pürüzlülüğünün ileri metalografik araştırma (X-ışınları, sem ve optik mikroskop ve noktasal analiz gibi) teknikleri kullanılarak mikro yapılarının incelenmesidir. Ayrıca diğer malzemelerle kıyaslamanın yapılması, aşınan ray çeliğinin mukavemetini artıcı önlemlerin belirlenmesi ve kullanılan S serisi ray çeliklerinin aşınmaya daha kararlı bir yapıya sahip ve daha uzun ömürlü olması ilave olarak üretimde de daha verimli hale getirilmesi amaçlanmaktadır. Bu amaçla S49 çeliğinden imal edilmiş ray numunesi kesim işlemine tabi tutularak numuneler oluşturulmuştur. Aşınma deneyi için A1-A2-A3, B1-B2-B3 ve C1-C2-C3 olmak üzere 9 adet numune oluşturulmuştur. S49 çeliğinden alınan numuneler ısıtıcı fırında 8000C sıcaklığa yükseltilerek 15 dakika östenitleme işlemine maruz bırakılmıştır. Bu işlemden sonra numune sıcaklıkları 5500C, 5750C ve 6000C sıcaklıklarda fırında 5 dakika bekletilmiş ve havada soğutma işlemine tabi tutularak ısıl işlem uygulaması gerçekleştirilmiştir. Daha sonra numune 80μ, 220μ 400μ, 600μ, 800μ ve 1000μ keçeler kullanılarak cıva ve kadifeyle parlatma işlemine tabi tutulmuştur. Parlatma işleminden sonra alkol ile temizlenen numune içyapısı mikroskopta görülünceye kadar kadife ile parlatılmış, görüntü elde edildikten sonra %2'lik nital ile dağlanmıştır. A1, B1, ve C1 numuneleri 10N, 20N ve 30N'luk yüklerde ve 1800m, 3600m ve 5400m'lik kayma mesafelerinde Fırat Üniversitesi Metalurji-Malzeme Mühendisliği laboratuvarında bulunan JET WMH Tool Group AG, GH-8603 markalı aşınma cihazıyla, aşınma testine tabi tutulmuşlardır. Deneysel aşamalardan elde edilen numuneler ışık mikroskobu, SEM, XRD ve EDS görüntüleri alınarak aşınma davranışları değerlendirilmiştir. Araştırma sonucunda S49 ray çeliklerinin yük, kayma hızı ve kayma yolu değişkenleriyle doğru orantılı bir şekilde kütle kaybına uğradığı yani aşınma düzeyinin arttığı tespit edilmiştir. Anahtar Kelimeler: Aşınma, S49 Ray Çeliği, SEM, EDS, Metalurji
Nitrokarbürize edilmiş 42CrMo4 çeliğinin fosfatlama yüzey işlemi sonrası ince film seramik boya kaplaması işlem parametrelerinin iyileştirilmesi ve incelenmesi"
Bu çalışma, savunma sanayii uygulamalarında yaygın olarak kullanılan 42CrMo4 çeliği üzerinde gerçekleştirilen çok aşamalı yüzey mühendisliği işlemlerinin etkilerini araştırmayı amaçlamaktadır. Bu kapsamda, numune materyal olarak 42CrMo4 çeliği tercih edilmiş ve sırasıyla taşlama, vibrasyonlu polisaj, otomasyonlu kumlama gibi yüzey hazırlık işlemleri uygulanmıştır. Takiben, tuz ortamında nitrokarbürizasyon, mangan fosfatlama ve ince film seramik (Cerakote) kaplama işlemleri gerçekleştirilmiştir. Uygulanan tüm yüzey modifikasyonları sonrasında, numunelere ait mikroyapısal analizler; optik metal mikroskobu, taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve mikrosertlik ölçümleri kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, bileşik tabaka kalınlığı, difüzyon derinliği ve yüzey pürüzlülüğü gibi parametreler karşılaştırmalı olarak değerlendirilmiştir. Bu çalışma, özel proseslerin entegrasyonunun malzeme performansı üzerindeki sinerjik etkilerini ortaya koymakta ve savunma sanayii başta olmak üzere ileri mühendislik uygulamaları için önemli bir referans oluşturmaktadır.