Kompozit formunda alüminyum matrisli köpük üretimi ve karakterizasyonu
Manufacturing and characterisation of aluminum matrix composite foam
Yazar: BİLGEHAN CEM TURAN
Danışman: DOÇ. DR. MEVLÜT GÜRBÜZ
Ondokuz Mayıs Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Bu çalışmada; saf Al köpükler ve Al/B4C, Al/grafen ve Al/B4C/grafen kompozit köpükler hacimce %70 oranında gözenekliliğe sahip olacak şekilde boşluk tutucu yöntemiyle üretilmiş olup B4C (ağırlıkça %1, %3, %5, %7, %9 ve %11), grafen (ağırlıkça %0,05, %0,10, %0,15, %0,30, %45, %60 ve %0,75) takviye oranlarının kompozit köpüklerin bağıl yoğunluk, gözeneklilik oranı, akma dayanımı, tokluk ve mikroyapı özelliklerine olan etkisi kıyaslamalı olarak incelenmiştir.
Elde edilen Al/B4C kompozit köpüklerin takviye oranındaki artışa bağlı olarak akma dayanımında artış olduğu ve en yüksek artışın saf Al köpüklerin akma dayanımına göre %103 seviyesinde bir artışla %5 B4C takviyeli Al/B4C kompozit köpüklerde gerçekleştiği görülmüştür. Bu seviyeden sonra takviye oranı arttıkça B4C'nin topaklanma eğilimine girmesi ve yapının giderek daha fazla gevrekleşmesi nedeniyle akma dayanımının zayıfladığı görülmüştür.
Al/grafen kompozit köpüklerde en yüksek akma dayanımı değerleri saf Al köpüklerin akma dayanımına göre %52 oranında bir artışla %0,10 grafen takviyesi içeren kompozit köpüklerde elde edilmiştir. Bu takviye oranının üzerine çıkıldıkça grafenin topaklanma eğilimine girmesi ve yağlayıcı özelliğiyle taneler arasındaki kaymayı kolaylaştırması nedeniyle akma dayanımında azalma eğilimine girdiği görülmüştür.
Al/B4C/grafen kompozit köpüklerde en yüksek akma dayanımı değerleri saf Al köpüklerin akma dayanımına göre %80 oranında bir artışla %5 B4C ve %0,05 grafen takviye oranlarına sahip kompozit köpüklerde görülmüştür ve B4C takviye oranı sabit tutulup grafen oranı arttırıldığında akma dayanımının azalma eğilimine girdiği gözlemlenmiştir.
Bu çalışmada B4C'nin Al matrisli kompozit köpüklerin akma dayanımlarını olağanüstü derecede iyileştirdiği görülmüştür. Grafen takviyeli Al matrisli köpüklere %5 oranında B4C takviyesi yapılmasıyla elde edilen hibrit kompozitlerin akma dayanımı ve tokluk değerleri,  yalnızca grafen takviyesi içeren Al matrisli kompozit köpüklerden çok daha yüksek olduğu tespit edilmiştir. Böylece, B4C takviyesinin grafen takviyeli Al matrisli kompozit köpüklerin mekanik özelliklerini iyileştirdiği ortaya koyulmuştur.

Abstract:
In this study; pure Al foam, Al/B4C, Al/graphene and Al/B4C/graphene composite foams have been produced by the space holder method with average porosity ratio of 70%(vol.) and the effect of B4C (1%, 3%, 5%, 7%, 9% and 11% by weight) and graphene (0,05%, 0,10%, 0,15%, 0,30%, 45%, 60% and 0,75%) reinforcement on the relative density, porosity, yield strength, toughness and microstructure properties of Al matrix composite foams have been examined.
It's been observed that as the reinforcement ratio of B4C increases, the yield strength of Al/B4C composite foams increases as well up to the 5% B4C reinforcement level (103% increase), and as the reinforcement ratio increases after this level, B4C tends to clump and the yield strength weakens because; as the B4C ratio increases the brittleness of the structure increase as well. 
Among Al/graphene composite foams, the highest yield strength values were obtained in composite foams with 0.10% graphene reinforcement (52% increase). It has been observed that as the rate of reinforcement increases, the agglomerate tendency of graphene increases as well and facilitates the sliding between grains due to graphene's lubricating properties. 
Among Al/B4C/graphene composite foams, the highest yield strength values have been observed in composite foams with 5% B4C and 0.05% graphene reinforcement ratios (80% increase). It was observed that the yield strength deteriorates when the B4C reinforcement ratio is kept constant and the graphene ratio increases. 
In this study, it has been observed that B4C improves the yield strength of Al matrix composite foams extraordinarily and it was also determined that the yield strength of B4C and graphene reinforced Al matrix hybrid composites were much higher than that of Al matrix composite foams containing only graphene reinforcement.