Alümina takviyeli bazalt/epoksi kompozitlerin korozif aşınma davranışlarının incelenmesi
Investigation of corrosive wear behaviours of alumina reinforced basalt/epoxy composites
Yazar: HALİL KIZILIRMAK
Danışman: DOÇ. DR. GÜROL ÖNAL
Konya Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Tez çalışmamızda; Bazalt/Epoksi nanokompozitlere Alümina(Al2O3) katkısının Korozif ortamlara maruz bırakılarak mekanik ve tribolojik özelliklerine etkileri incelenmiştir. Bazalt/Epoksi nanokompozit matris malzemeye katkı yapmadan ve matris malzeme(Epoksi) içerisine kütlece % 2,5 18 nanometre ölçülerinde neredeyse küresel gama alümina toz eklenerek 3 mm kalınlıkta olacak şekilde 17 katlı olarak el yatırma yöntemiyle üretilmiştir. Katkısız ve şartsız bazalt/epoksi nanokompozitlerin pin on disk aşınma, eğilme ve çekme testleri ASTM standartlarına uygun test cihazlarında 25 derece oda sıcaklığında gerçekleştirilmiştir. Aşınma dayanımı Pin On Disk Aşınma test cihazında 62 HRC sertliğe sahip krom çeliği bilyesi kullanılarak 1 m/s hızda 60 mm çapı seçilerek 10-15 N yükler kullanılarak yapılmıştır. Alümina katkılı ve katkısız  Bazalt/Epoksi nanokompozitlerde korozif ortamların etkisini incelemek için 0-1-2-3-5 aylık %2,5 seyreltilmiş hidroklorik asit ve % 3 lük deniz suyu ortamlarında yaşlandırmaya tabi tutulmuştur. Alümina katkılı ve katkısız nanokompozitler mekanik özellikleri belirlenme aşamasında ayrıcanem absorbsiyonu da ölçülmüştür.  3 nokta eğilme, çekme ve aşınma testlerine tabi tutulan numunelerde meydana gelen hasarlar, tuzlu su ve seyreltilmiş hidroklorik asitli su ortamlarına maruz bırakılıp yaşlandırılan numunelerdeki bozunma ve korozif ortamların nanokompozit fiber ve matrisinde meydana getirdiği bozundurucu etkileri SEM mikroskobuyla incelenmiş ve görüntüleri alınmıştır.
Bazalt/Epoksi nanokompozit matrisine katkısı yapılan Alümina(Al2O3) matris ve fiberin arayüz bağlarını güçlendirmek, çekme dayanımı, eğilme ve uzama özelliklerinde umut verici artışlar sağlamıştır. Alümina katkılı bazalt nanokompozitilerin katkısız nanokompozitlere nazaran aşınma dayanımı daha yüksek ve aşınma miktarı da daha az gözlemlenmiştir. Aşınma dayanımı düşük olan bazalt nanokompozitlere katılan ve yine aşınma direnci yüksek olan Alümina nanokompozitlere aşınmayı geciktirerek aşınma dayanımını arttırmıştır. Yine Çekme ve Eğilme testlerinde alüminanın matris malzemeye katılması bağ yapısını güçlendirerek mekanik özelliklerini arttırmıştır.

Abstract:
In our thesis study; The effects of Alumina (Al2O3) addition to Basalt/Epoxy nanocomposites on their mechanical and tribological properties by exposing them to corrosive environments were examined. Basalt/Epoxy nanocomposite was produced by the hand lay-up method in 17 layers, approximately 3 mm apart, without adding to the matrix material and by adding 2.5% by mass of 18 nanometer nearly spherical gamma Alumina powder into the matrix material. Pin on disc abrasion, 3 Point bending and tensile tests of pure and unconditioned basalt/epoxy nanocomposites were carried out at 25 degrees room temperature on test devices in accordance with ASTM standards. Wear resistance was performed in the pin on disc wear test device using chrome steel ball with 62 HRC hardness, 60 mm diameter at 1 m/s speed and 10-15 N loads. To examine the effect of corrosive environments on alumina-doped and undoped Basact/Epoxy nanocomposites, they were subjected to aging in 2.5% diluted hydrochloric acid and 3% sea water environments for 0-1-2-3-5 months. While determining the mechanical properties of alumina-doped and undoped nanocomposites, moisture absorption was also measured. The damages occurring in the samples subjected to 3-point bending, tensile and abrasion tests, the degradation in the samples aged after being exposed to salt water and diluted hydrochloric acid water environments, and the degrading effects of corrosive environments on the nanocomposite fiber and matrix were examined with an SEM microscope and images were taken.
Strengthening the interface bonds of the Alumina (Al2O3) matrix and fiber added to the Basalt/Epoxy nanocomposite matrix has provided promising increases in tensile strength, bending and elongation properties. It has been observed that alumina-doped basalt nanocomposites have higher wear resistance and less wear compared to undoped nanocomposites. Adding to basalt nanocomposites with low wear resistance, Alimina nanocomposites, which also have high wear resistance, increased the wear resistance by delaying the wear. Again, as seen in the tensile and flexural tests, the addition of Alumina to the matrix material strengthened the bond structure and increased its mechanical properties.