Elektroforetik infiltrasyon tekniği kullanılarak SiC partikül takviyesiyle yoğunluğu artırılan karbon malzemelerin mekanik özelliklerinin geliştirilmesi
Development of mechanical properties of carbon materials with increased density by particle reinforcement of SiC electrophoretic infiltration technique
Yazar: RIFAT BAŞAR ÇELİK
Danışman: DOÇ. DR. ENBİYA TÜREDİ
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Karbon malzemelerde üretim sonucu beklenen yoğunluğun elde edilebilmesi için infiltrasyon ve karbonizasyon aşamalarının tekrarlanması gerekmektedir. Karbonizasyon aşamasının tekrarlı olarak yapılması üretim maliyetlerinde önemli bir yer tutmaktadır. Bu çalışmada, SiC partiküllerinin ürün yapısında bulunan gözeneklerin içerisine elektroforetik infiltrasyonu ile yoğunlukta istenen artışın daha az çevrimde elde edilebilmesi ile birlikte partikül takviyesi ile malzemenin sertlik ve aşınma direncinin arttırılması hedeflenmektedir. Bu çalışmada poliaromatik bir hidrokarbon olan Carbores P (Rütgers Basic Aromatics GmbH) ve grafit tozları belirlenen oranlarda  karıştırılarak soğuk eksenel preslenmiş ve karbonize edilmiştir. SiC elektroforetik infiltrasyon işleminde çözücünün tipi, çözeltinin pH'ı, karıştırma yöntemi, partikül konsantrasyonu ve kullanılan yüzey aktif maddeler, infiltrasyonda voltaj, süre ve elektrotlar arası mesafe gibi parametreler önemlidir. 
SiC elektroforetik infiltrasyon sonrasında, furfuril alkol çözeltisi karbon malzemeye infiltre edilmiş, furfuril alkolün polimerizasyonu gerçekleştirilmiş ve karbon malzemeler karbonize edilmiştir. Bu çevrim tekrarlanmış ve numuneler metalografik olarak hazırlanmış, optik mikroskop ile mikroyapısal karakterizasyonu yapılmıştır. Numunelerin Vickers indentasyonu ile 1 kg-f yük altında sertlik değerleri ölçülmüştür. Numunelerin 1 N yük altındaki aşınma davranışları incelenmiştir. SiC infiltrasyonu yapılmış ve yapılmamış olan numunelerde beklenen mekanik özellikler testler sonrasında değerlendirilmiştir. Tarama elektron mikroskobundan görüntüler alınmış, EDX analizi yapılmış ve sonuçlar değerlendirilmiştir.

Abstract:
In carbon materials, infiltration and carbonization steps need to be repeated in order to obtain the expected density. Repeated carbonization is an important part of production costs. In this study, it is aimed not only the increase of the density in less cycles by the electrophoretic infiltration of the SiC particles into the pores of the carbon material structure but also the increase of hardness and wear resistance of the material. In this study, a polyaromatic hydrocarbon, Carbores P (Rütgers Basic Aromatics GmbH) and graphite powders were mixed in determined ratios, cold axial pressed and carbonized. In the SiC electrophoretic infiltration process, the parameters such as the type of solvent, pH of the solution, mixing method, particle concentration and the surfactants used, the voltage, duration and distance between the electrodes in the infiltration are important. 
After SiC electrophoretic infiltration, the furfuryl alcohol solution was infiltrated to the carbon material, the polymerization of furfuryl alcohol was carried out and the carbon materials were carbonized. This cycle was repeated and samples were prepared metallographically and microstructural characterization was performed with optical microscope. The hardness values of the samples were measured by Vickers indentation under 1 kg-f load. Wear behavior of the samples under 1N load was investigated. The expected mechanical properties of SiC infiltrated and non-SiC infiltrated samples were evaluated after the tests. Images were obtained from scanning electron microscope, EDX analysis and results were evaluated