Grafen takviyeli magnezyum kompozitlerin üretimi ve karakterizasyonu
Fabrication and characterization of graphene reinforced magnesium composites
Yazar: EMİNE ÖZLEM DENGİZ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MEVLÜT GÜRBÜZ
Ondokuz Mayıs Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Magnezyum ve alaşımları, otomotiv, havacılık, uzay, elektronik, spor ve sağlık
endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu alanlarda gelişen teknolojiyle birlikte
bu malzemelerden daha yüksek özellikler istenmektedir. Bunun için kompozit yapılı
metal matrisli malzemeler üretilmektedir. Kompozit malzemeler, istenen yapısal
özellikleri elde etmek amacıyla iki veya daha fazla malzemenin birbirleri ile
takviyelenmesiyle üretilmektedir. Bu kompozitlerde daha çok seramik takviye tercih
edilmekte olup günümüzde halen istenen özellikleri sağlamamaktadır. Bunun için yeni
takviye malzemelere ihtiyaç duyulmuştur. Bu malzemeler arasında grafen yüksek
mekanik, elektriksel ve termal iletkenlik özelliklerinden dolayı son yıllarda en çok
tercih edilenidir. Bu tez çalışmasında, toz metalurjisi yöntemiyle magnezyum matris
içerisine ağırlıkça % 0,15, % 0,30, % 0,45, % 0,60 ve % 0,75 oranlarında grafen
takviyesi yapılarak kompozit malzemeler üretilmiştir. Numunelere sertlik, basma,
çentik darbe testi, aşınma dayanımı, mikroyapı ve kristal yapı incelemeleri yapılmıştır.
Uygulanan testlerin tümünde genel olarak en iyi sonuç ağırlıkça % 0,15 grafen katkısı
içeren malzemeye aittir. Sonuçlara göre; mikrosertlik değeri saf magnezyum için
38,25 HV iken grafen katkısıyla 44,25 HV değerine yükselmiştir. Benzer şekilde
maksimum basma dayanımı 165,19 MPa'dan 299,73 MPa'a kadar artmıştır. Aşınma
oranı ise saf magnezyum için 9,15 mm3/Nm iken kompozit için 8,52 mm3/Nm'ye
düşmüştür. Taramalı elektron mikroskobu analizlerinden grafenin magnezyum tane
sınırında bulunduğu belirlenmiştir. X-ışını difraksiyonu analizinden ise istenmeyen
ikincil fazların oluşmadığı görülmüştür. Sonuç olarak grafen ilavesinin magnezyum
matrisli kompozitlerin özelliklerine olumlu katkı yaptığı ortaya konmuştur.
Anahtar kelimeler: Magnezyum, kompozit, grafen, yoğunluk, sertlik.

Abstract:
Magnesium and its alloys are widely used in the automotive, aviation, space,
electronics, sports and health industry. With the developing technology in these fields,
higher properties are demanded from these materials. Therefore, metal matrix
materials are fabricated in composite form. The composite materials includes two or
more materials in order to achieve the desired structural properties. In composites
fabrication, various ceramic reinforcements are preferred, but they still does not
provide the desired properties. Unique reinforcement materials in composite
fabrication are essential to provide better properties. In recently, graphene is the most
popular among these materials. Graphene is preferred due to its high mechanical,
electrical and thermal conductivity properties. In this study, the graphene reinforced
magnesium composites were fabricated by powder metallurgy method with 0 %, 0,15
%, 0,30 %, 0,45 %, 0,60 % and 0,75 % graphene by weight. Hardness, compressive
strength, impact resistance, abrasion resistance, microstructure and crystal structure of
the samples were performed. The results given that, the best results were evaluated for
0,15 wt.% graphene reinforced magnesium matrix composites. The microhardness was
measured as 38.25 HV and 44.25 HV for pure magnesium and graphene reinforced
composite. The ultimate compressive strength increased from 165.19 MPa to 299.73
MPa. The wear rate decreased from 9.15 mm3/Nm (pure magnesium) to 8.52 mm3/Nm
(magnesium composites). From the scanning electron microscopy images, the
graphene was located between the magnesium grains. X-ray diffraction analyses
showed that undesired secondary phases were not detected. In conclusion, the
graphene addition has a positive effect on magnesium matrix composite properties.
Keywords: Magnesium, composite, graphene, density, hardness.