Grafen katkılı alüminyum matrisli kompozitlerin kuru sürtünmeli aşınma özelliklerinin deneysel olarak incelenmesi
Experimental investigation of wear characteristics of graphene nanoplate reinforced aluminum matrix composites under dry friction
Yazar: TUNA AKKAYA
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ İLYAS İSTİF
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Konstrüksiyon Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Sürtünme ve aşınma kavramları mühendislik çalışmaları açısından çok önemli araştırma konularından biridir. Temas halinde çalışan parçalarda eşleşen malzemelere, bu malzemelerin yüzey pürüzlülüğüne, temas yüzeyindeki yabancı madde tipine ve miktarına, sistem üzerine etkiyen kuvvet miktarına bağlı olarak gerçekleşen aşınma, belli bir seviyeden fazla olursa sistemde hasara sebep olur. Parçaların hasarlanması hem bakım maliyetlerini arttırır hem de sistem çalışmasında aksamalara neden olur. 
İstenmeyen bu durumu engellemek için yağlama yapılabilir ya da kuru sürtünmeli durumlarda parçaların aşınma direncini arttırıcı önlemler uygulanabilir. Bu önlemlerden biri olarak parça aşınma direncini etkilemek için malzeme yapısı ile alakalı çalışmalar yapılabilir. 
Son yıllarda kompozit alanındaki gelişmelerden sonra sürtünme ve aşınma anlamında tam olarak amaca yönelik ve çok daha uzun ömürlü parça tasarımları yapmak mümkün olmaktadır ve bu alandaki çalışmalar sürekli iyileşme göstermektedir.
Düşük yoğunluğu, yüksek dayanımı, bol bulunan bir malzeme olması ve son yıllarda üretim teknolojilerinde gözlemlenen artıştan sonra alüminyum otomotiv endüstrisi ile beraber havacılık alanında da çok kullanılan bir malzeme olmuştur.
Aşınma özelliği iyileştirilmek istenen alüminyum, matris olarak kullanıldığı kompozit yapılarda karbon nanotüp (CNT) ve grafen nanoplaka (GNP) ile alaşımlanabilmektedir.
Bu çalışmada sinterleme yöntemiyle, farklı öğütme proses parametreleri (1 saat, 2 saat, 4 saat) kullanılarak imal edilmiş, farklı 0,5 wt% - 1 wt% ve 2 wt% oranında grafen nanoplaka (GNP) ilave edilmiş alüminyum grafen malzemelerin aşınma dayanımlarının deneysel olarak incelenmesi amaçlanmıştır.
Bu tez çalışması 3 bölümden oluşmaktadır. İlk bölümde sürtünme ve aşınma ile genel bilgiler, ikinci bölümde aşınma test metodları ve bu çalışmada kullanılacak pin-on disk test düzeneği hakkında bilgiler verilmiş, üçüncü bölümde ise bu çalışmaya esas olan test sonuçları incelenmiş, üretim paremetrelerinden biri olan öğütmenin ve kompozit malzemedeki grafen oranının aşınma dayanımına etkisi incelenmiştir.

Anahtar Kelimeler: Aşınma deneyleri, aşınma karakteristikleri, pin-on disk, grafen nano tabaka (GNP), sürtünme katsayısı

Abstract:
Friction and wear are very important research subjects for engineering studies. Wear occurs when two surfaces with a relative motion interact with each other, depends on pairs of materials, surface roughness, impurity  in the working surface and the forces applied onto the system. If wear excess the limits, it causes damage on the system. Damage brings inefficiency for working performance and higher maintenance cost. 
To improve wear performance, lubrication can be one option or precautions can be planned for dry friction. Material structure can be studied as one of the most important ways to increase wear resistance. 
After significant improvements on composite technologies, it is possible to design parts just towards the wear issue and have long life. 
With its low density, high durability, easy accessibility aluminum is one of the most used materials in automotive and aviation. 
If wear durability wanted to be improved, aliminum can be alloyed with carbon nanotubes (CNT) and graphene nanoplate (GNP).

This study has been done for aluminium graphene alloys which manufactured by sintering method with different milling parameters (1 hour, 2 hours, 4 hours) and the graphene content of 0.5 wt% - 1wt% and 2 wt%. Intention was to observe aluminum graphene wear behaviours in experimental conditions.
This thesis contains three sections. In the firts section, generic informations regarding friction and wear were given. In the second section wear test methods and pin-on disc test equipment which will be used in this study were introduced. In the last section experimental results and effect of different milling and graphene mixing ratio were examined.

Keywords: Wear experiments, wear characteristics, pin-on disc, graphene nano plate (GNP), friction rate