Toz metalürjisi yöntemi ile AA6061/TiB2/grafen hibrid kompozit malzemelerin üretimi, mikroyapı ve mekanik özelliklerinin araştırılması
Production of AA6061/TiB2/graphene hybrid composite materials by powder metallurgy method and investigation of microstructure and mechanical properties
Yazar: EYÜP KUTAY ÇAKIROĞLU
Danışman: PROF. DR. RAMAZAN ÇITAK
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında AA6061 matrisli TiB2 ve nano grafen parçacık ilaveli hibrit kompozit malzeme toz metalürjisi (TM) tekniği ile üretilmiştir. Son yıllarda, toz metalürjisi ile işlenmiş nano alüminyum kompozitler, uçak gövdesi ve havacılık bileşenleri, otomotiv endüstrileri ve elektronik bileşenlerde gelecek vaat eden malzemeler olarak kabul edilmektedir. Alüminyum nano kompozitler konvensiyonel alaşımlara göre geliştirilmiş mukavemete, artan aşınma direncine, düşük yoğunluğa, korozyon direncine ve yüksek sertliğe sahiptirler. Bu çalışmada AA6061 alaşımı ana malzeme olarak kullanılmıştır. Alüminyum alaşım 6061-T6 iyi mukavemeti, düşük yoğunluğu ve iyi korozyon özellikleri ile savunma, havacılık, otomotiv ve deniz platformları gibi geniş alanlarda kullanılmaktadır. Takviye elemanı olacak ise TiB2 ve nano grafen kullanılmıştır. TiB2, yüksek erime noktası (2790 °C), yüksek sertlik, yüksek elastiklik modülü (530x108 GPA) ve mükemmel termal kararlılık gibi üstün özelliklere sahiptir. Grafen, sp2 karbon atomlarından oluşan tek bir katmandır ve düşük yoğunlukla birleştirilmiş olağanüstü fiziksel özelliklere sahip tabaka benzeri bir yapıya sahiptir. Grafen üzerine yapılan çeşitli teorik ve uygulamalı çalışmalar, yüksek özgül yüzey alanına, yüksek mekanik, termal ve elektriksel özelliklere sahip olduğunu göstermiştir. Yüksek elektriksel ve termal iletkenliği nedeniyle grafen, ısı emiciler, muhafaza ve elektronik devre kartları, pil hücreleri ve anakart kanatçıkları alanında potansiyel uygulamalara sahiptir. Bu çalışmada oldukça sünek, korozyon direnci yüksek ve kaynak kabiliyeti iyi olan Al6061 alaşımına TiB2 ve nano grafen parçacık ilavesi yapılmış ve üstün mekanik özelliklere sahip nano hibrid kompozit malzemeler üretilmiştir. Kompozit malzemelerin üretilmesinde sıcak presleme ve sıcak ekstrüzyon tekniği kullanılmıştır. Hem sıcak presleme ile hem de sıcak ekstrüzyon tekniği ile üretilen kompozit malzemelerin üretim metoduna ve grafen ilavesine göre mekanik özelliklerinin nasıl değiştiği incelenmiştir. Hibrid kompozit malzemelerin yoğunlukları, sertlik özellikleri, mikroyapıları, çapraz kırılma dayanımları, çekme dayanımları, aşınma dirençleri araştırılmıştır.

Abstract:
In this thesis, hybrid composite material with AA6061 matrix TiB2 and nano graphene particle addition was produced by powder metallurgy (TM) technique. In recent years, powder metallurgically processed nano aluminum composites are recognized as promising materials in aircraft fuselage and aerospace components, automotive industries and electronic components. Aluminum nanocomposites have improved strength, increased wear resistance, low density, corrosion resistance and high hardness compared to conventional alloys. In this study, AA6061 alloy was used as the main material. Aluminum alloy 6061-T6 with its good strength, low density and good corrosion properties is widely used in defense, aerospace, automotive and naval platforms. TiB2 and nano graphene were used as reinforcement elements. TiB2 has superior properties such as high melting point (2790 °C), high hardness, high modulus of elasticity (530x108 GPA) and excellent thermal stability. Graphene is a single layer of sp2 carbon atoms and has a sheet-like structure with outstanding physical properties combined with low density. Various theoretical and applied studies on graphene have shown that it has high specific surface area, high mechanical, thermal and electrical properties. Due to its high electrical and thermal conductivity, graphene has potential applications in heat sinks, enclosure and electronic circuit boards, battery cells and motherboard fins. In this study, TiB2 and nano graphene particles were added to the Al6061 alloy, which is highly ductile, has high corrosion resistance and good weldability, and nano hybrid composite materials with superior mechanical properties were produced. Hot pressing and hot extrusion techniques were used in the production of composite materials. It has been investigated how the mechanical properties of composite materials produced by both hot pressing and hot extrusion techniques change according to the production method and graphene addition. Densities, hardness properties, microstructures, cross fracture strengths, tensile strengths, abrasion resistances of hybrid composite materials were investigated.