Toz metalürjisi yöntemiyle üretilen bakır- karbon nanotüp kompozitlerin özelliklerine eşit kanallı açısal presleme (EKAP) işleminin etkisi
Effect of equal channel angular pressing (EKAP) process on the characteristics of copper-carbon nanotube composites produced by powder metallurgy method
Yazar: ÖMER BOZ
Danışman: DOÇ. DR. ÖMER GÜLER
Mersin Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nanoteknoloji ve İleri Malzemeler Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Karbon nanotüpler (KNT), nanoteknoloji bilimindeki istisnai buluşlardan bir tanesidir. Yüksek yüzey/hacim oranı, ısıl iletkenliği, çekme mukavemeti ve düşük yoğunluk gibi üstün malzeme özelliklerine sahiptirler. Bu özellikleri sayesinde pek çok uygulamada potansiyel bir malzemedir. KNT'lerin metal matrisli kompozitlerde takviye malzemesi olarak kullanılması, yeni nesil kompozitlerin geliştirilmesinede imkan sağlamaktadır. Elektrik uygulamasında matris malzemesi olarak gümüş, bakır ve altın ön plana çıkmaktadır. Bakır ve alaşımları, yüksek elektrik iletkenliği, yüksek ısıl iletkenliği, hafif olması, takviye malzemesi ile uyumluluğu ve gümüşe nazaran daha ucuz olması gibi özellikleri sebebiyle geniş uygulama alanına sahiptir.
Bu tez çalışmasında, kimyasal buhar çökeltme (CVD) yöntemi ile elde edilen karbon nanotüpler,takviye elemanı olarak ağırlıkça %0.1, % 0.5 ve %1 oranlarında bakır matrise toz metalürjisi yöntemi ile takviye edilmiştir. Elde edilen metal matrisli kompozit numunelerin mekanik özelliklerinin iyileştirilmesi için haddeleme ve ekstrüzyon gibi standart endüstriyel metal işleme proseslerinin, numunelerin boyutlarında değişiklik meydana getirmeleri sebebiyle eşit kanallı açısal presleme (EKAP) yöntemi uygulanmıştır. EKAP işlemi ile numuneler şiddetli plastik deformasyona maruz bırakılarak, taneler alt mikrometreye ve hatta nanometre seviyesine kadar incelebilmektedir. EKAP işlemi uygulanan ve EKAP işlemi uygulanmayan numunelere mekanik ve elektriksel özelliklerinin belirlenmesi için, basma testi, mikro ve makro sertlik testi, SEM analizi, elektriksel iletkenlik testi ve aşınma testi uygulanmıştır. Ayrıca numunelerin elektrik kontak testi için 10000, 20000, 30000 ve 40000 açma-kapama sonrası numunelerde meydana gelen madde kayıpları tespit edilmiştir.

Abstract:
Carbon nanotubes (CNT) are one of the exceptional discoveries in nanotechnology science. They have superior material properties such as high surface / volume ratio, thermal conductivity, tensile strength and low density. Thanks to these properties, it is a potential material in many applications. The use of CNT's as reinforcement material in metal matrix composites enables the development of new generation composites. Silver, copper and gold come into prominence as matrix materials in electrical applications. Copper and its alloys have a wide range of applications due to their high electrical conductivity, high thermal conductivity, light weight, compatibility with reinforcing material and being cheaper than silver.
In this thesis study, carbon nanotubes obtained by chemical vapor deposition (CVD) method were reinforced with powder metallurgy method to copper matrix at 0.1%, 0.5% and 1% by weight as reinforcement element. In order to improve the mechanical properties of the metal matrix composite samples obtained, the equal channel angular pressing (ECAP) method was applied because standard industrial metal processing processes such as rolling and extrusion cause changes in the dimensions of the samples. With the ECAP process, the samples are subjected to severe plastic deformation, and the grains can be thinned down to the sub-micrometer and even to the nanometer level. Compression test, micro and macro hardness test, SEM analysis, electrical conductivity test and abrasion test were applied to the samples that were applied ECAP process and not applied ECAP process to determine their mechanical and electrical properties. In addition, for the electrical contact test of the samples, material losses in the samples after 10000, 20000, 30000 and 40000 on-off were determined.