Grafen takviyeli alüminyum ve titanyum kompozitlerin elektrokimyasal empedans spektroskopisi ile korozyon davranışlarının incelenmesi
Investigation of the corrosion behavior of graphenereinforced aluminum and titanium composites byelectrochemical impedance spectroscopy
Yazar: HADI KHEZERLOU
Danışman: DOÇ. DR. MEVLÜT GÜRBÜZ
Ondokuz Mayıs Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Alüminyum ve titanyum alaşımları günümüzde en çok kullanılan metalik malzemelerdendir. Bu metaller özellikle savunma sanayi ve biyomedikal gibi alanlarda yaygın kullanılmaktadır. Uygulanacakları alanlarda minimum hasarla maksimum direnç göstermeleri bu metallere değer katmaktadır. Ancak, korozyon metal parçalarda çok yaygın görülen hasarlardan biridir. Metal parçaların kompozit formunda üretimi korozyon davranışını iyileştirmek için bir metot olup, takviye malzemesine bağlı olarak korozyon direncini ölçmek ve optimize etmek büyük değer taşımaktadır. Bu tez çalışmasında saf Al, Ti ve grafen takviyeli Al, Ti ve Ti64 (Ti6Al4V) numuneleri toz metalürjisi yöntemiyle üretilmiş ve korozyon davranışları incelenmiştir. Hazırlanan numunelere oda sıcaklığında NaCl, Ringer ve Saliva (yapay ağız suyu) çözeltilerinde elektrokimyasal korozyon EIS ölçüm denemeleri yapılmıştır. EIS sonuçları SEM görüntüleriyle karşılaştırılarak minimum hasarla maksimum korozyon direnç ve takviye malzemenin optimize değeri belirlenmiştir. Çalışmada saf Al ve grafen takviyeli Al kompozitlerin elektrokimyasal EIS korozyon direnç ölçüm denemeleri 3,5 ağ%. NaCl çözeltide yapılarak en iyi korozyon dayanımı (2,985 (Ω.cm2 )) 0,5 ağ%. grafen içeren AlGr05 numunesinde elde edilmiştir. SEM görüntülerinden grafen takviyesinin korozyon dayanımını iyileştirdiği görülmüştür. Ayrıca saf Ti ve grafen takviyeli örnekler için 3,5 %ağ. NaCl, Ringer ve Saliva çözeltileri için en iyi korozyon dayanımı ağırlıkça 0,15 %ağ. grafen içeren kompozitte (TiGr15) elde edilmiştir. NaCl, Ringer ve Saliva çözeltilerinde maksimum korozyon dayanımı sırasıyla 6.6939E05 (Ω.cm2 ), 8,0897E05 (Ω.cm2 ) ve 5,1791E05 (Ω.cm2 ) olarak bulunmuştur. Son olarak 1200 °C ve 1300 °C'de grafen takviyeli Ti64 kompozitler üretilmiştir. 1200°C'de üretilen kompozitler için yukarıda verilen çözeltiler için en iyi korozyon dayanıma ağırlıkça 0,45% grafen içeren örnek için elde edilmiş, en iyi korozyon dayanımı NaCl, Ringer ve Saliva çözeltilerinde sırasıyla 8,89 (k.Ω.cm2 ), 218,7 (k.Ω.cm2 ) ve 118,8 (k.Ω.cm2 ) olarak belirlenmiştir. 1300 °C'de üretilen kompozitler için ise ağırlıkça 0,60 %ağ. grafen içeren örnekte elde edilmiş, verilen çözeltiler için maksimum korozyon dayanımı NaCl'de 5,34E05 (Ω.cm2 ), Ringer'de 4,3276E05 (Ω.cm2 ) ve Saliva'da 3,5108E05 (Ω.cm2 ) olarak elde edilmiştir.

Abstract:
Aluminum, titanium and their alloys are the widely used materials. These metals
are widely used in fields such as aviation industry and biomedical applications. The
fact that they show maximum resistance with minimum damage in the areas where
they will be applied adds value to these metals. However, the corrosion is one of the
most common damage to metal parts. The production of metal parts in composite form
is a method to improve corrosion behavior, and it is of great value to measure and
optimize corrosion resistance depending on the reinforcement material.
In this thesis, pure Al, Ti and graphene reinforced Al, Ti and Ti64 (Ti6Al4V)
samples were produced by powder metallurgy method and their corrosion behavior
was investigated. Electrochemical corrosion EIS measurements were performed on the
prepared samples in NaCl, Ringer and Saliva (artificial mouth water) solutions at room
temperature. By comparing EIS results with SEM images, maximum corrosion
resistance with minimum damage and optimized value of reinforcement material were
determined.
In the study, electrochemical EIS corrosion resistance measurement trials of pure
Al and graphene reinforced Al composites were 3.5 wt%. Best corrosion resistance
(2,985 (Ω.cm2)) 0.5 wt% made in NaCl solution. It was obtained in AlGr05 sample
containing graphene. From the SEM images, it was seen that the graphene
reinforcement improved the corrosion resistance.
In addition, the best corrosion resistance with pure Ti and graphene
reinforcement was obtained in the composite (TiGr15) containing 0.15% by weight
graphene for NaCl, Ringer and Saliva solutions. The maximum corrosion resistance in
NaCl, Ringer and Saliva solutions was found as 6.6939E05 (Ω.cm2), 8.0897E05
(Ω.cm2) and 5.1791E05 (Ω.cm2), respectively.
Finally, graphene reinforced Ti64 composites were produced at 1200 and 1300
°C. For the composites produced at 1200°C, the best corrosion resistance was obtained
for the sample containing 0.45% by weight graphene, the best corrosion resistance was
8,89 (k.Ω cm2), 218,7 (k.Ω cm2) ve 118,8 (k.Ω cm2) in NaCl, Ringer and Saliva
solutions, respectively. For the composites produced at 1300 °C, the maximum
corrosion resistance was obtained in the sample containing 0.60% graphene by weight,
the maximum corrosion resistance was obtained 5.34E05 (Ω.cm2) in NaCl, 4.3276E05
(Ω.cm2) in Ringer and in Saliva as 3,5108E05 (Ω.cm2).