Nano yapılı Al-MGd2o3 (M= %5, 10, 15) kompozit malzemelerinin sentezlenmesi, yapısal, mekanik ve radyasyon zırhlama özelliklerinin incelenmesi
Synthesis of nanostructured Al-MGd2o3 (M= %5, 10, 15) composite materials and investigation of their structural, mechanical and radiation shielding properties
Yazar: ALİ ORKUN YALÇIN
Danışman: DOÇ. DR. CELAL KURŞUN
Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Nükleer enerji ve havacılık sektörleri başta olmak üzere günümüzdeki gelişmeler doğrultusunda iyonlaştırıcı radyasyon ile ilgili endişeler artmaktadır. Buna bağlı olarak güvenilir radyasyon zırhlama malzemelerinin kullanımına yönelik gereksinim giderek daha fazla ön plana çıkmaktadır. Hem üstün mekanik özelliklere hem de üstün radyasyon zırhlama yeteneklerine sahip bir kompozit sentezlemek bu çalışmanın amacını oluşturmaktadır. Alüminyum (Al) matrisi, gadolinyum oksit (Gd2O3) ile bir araya getirilerek mekanik iyileştirme ve radyasyon zırhlaması gibi iki temel gereksinim kapsamlı bir şekilde incelenmektedir. 
Mekanik öğütme tekniği ile üretilen alüminyum matrisli (Al-MGd2O3) (M=%5, 10, 15) kompozitlerinin yapısal, mekanik ve termal özellikleri incelenmiştir. X-ışını kırınımı (XRD) analizleri ile değişen oranlarda Gd2O3 içeren kompozitlerin bileşenleri tespit edilmiştir. Geçirimli elektron mikroskobu (TEM), taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve enerji dağılımlı X-ışını spektroskopisi (EDS) ise morfolojik ve elementsel özelliklere dair bilgiler sunmuştur. Diferansiyel taramalı kalorimetri (DSC), Gd içeriğine bağlı olarak kompozitlerin termal davranışlarını belirlemiştir. Vickers mikrosertlik değerlendirmeleri özellikle artan gadolinyum konsantrasyonları ile sentezlenen kompozitlerin artan mekanik özelliklerini vurgulamıştır. Radyasyon zırhlama özellikleri simülasyon aracı olan MNCP 6.2 versiyonu kullanılarak belirlenmiştir. Malzeme karakterizasyonu ve MNCP 6.2 simülasyon aracı analiz sonuçlarına göre geliştirilen malzemenin havacılık, otomotiv ve nükleer enerji sektörlerinde umut verici potansiyeli bu tez çalışması kapsamında ortaya koyulmaktadır.

Abstract:
In light of current developments, concerns regarding ionizing radiation are increasing, especially in the nuclear energy and aerospace sectors. Consequently, the demand for reliable radiation shielding materials is becoming more pronounced. The aim of this study is to synthesize a composite with both superior mechanical properties and exceptional radiation shielding abilities. By integrating an aluminum (Al) matrix with gadolinium oxide (Gd2O3), this work comprehensively examines two fundamental requirements: mechanical enhancement and radiation shielding.
The structural, mechanical, and thermal properties of aluminum matrix (Al-MGd2O3) (M=%5, 10, 15) composites produced by mechanical milling technique have been studied. X-ray diffraction (XRD) analyses have identified components of the composites with varying Gd2O3 content. Transmission electron microscopy (TEM), scanning electron microscopy (SEM), and energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS) have provided information on morphological and elemental properties. Differential scanning calorimetry (DSC) has determined the thermal behaviors of the composites depending on the Gd content. Vickers microhardness assessments have emphasized the increased mechanical properties of the composites synthesized with increasing gadolinium concentrations. The radiation shielding properties were determined using the simulation tool MNCP 6.2 version. According to the material characterization and MNCP 6.2 simulation tool analysis results, the promising potential of the developed material for the aviation, automotive, and nuclear energy sectors is presented in this thesis study.