H3BO3 ve TiO2 kullanarak TiB2 – Al2O3 takviyeli NiAl matrisli kompozitlerin üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of TiB2 – Al2O3 reinforced NiAl matrix composites using H3BO3 and TiO2
Yazar: NURDAN OKTAN
Danışman: PROF. DR. HASAN ERDEM ÇAMURLU
Akdeniz Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Tez projesinin amacı, başlangıç malzemesi olarak H3BO3, TiO2, Ni ve Al tozları kullanılarak yanma sentezi ile TiB2, Al2O3 takviye partikülleri içeren NiAl matrisi kompozitlerin üretimi ve karakterizasyon işlemlerinin gerçekleştirilmesidir. Bu amaç doğrultusunda, hacimce %5-40 aralığında TiB2, Al2O3 takviye partikülleri içeren NiAl matrisli kompozitler üretilmiştir ve farklı oranlarda TiB2, Al2O3 takviyesinin mikroyapı ve mekanik özellikler üzerindeki etkileri incelenmiştir.
Numuneler 3 farklı grupta üretilmiştir. Birinci grupta, kendiliğinden ilerleyen yüksek sıcaklık sentezi (KİYSS) ile TiB2, Al2O3 takviyeli NiAl tozları üretilmiştir. İkinci grupta, hacim yanma sentezi (HYS) ile üretilmiş olan %40, 25, 10 TiB2, Al2O3 takviyeli NiAl tozlarına düşük bir oranda (%5-10) Ni ve Al tozları eklenmiştir. Üçüncü grupta ise HYS ile üretilen %100-90 TiB2, Al2O3 takviyeli NiAl tozlarına yüksek bir oranda (%80-90) Ni ve Al tozları eklenmiştir. İkinci ve üçüncü grupta üretilen tozlara 2 saat boyunca öğütme işlemi uygulanmıştır. Bu üç grupta üretilen tozlarla presleme sonrasında sırasıyla 1375 oC, 1375 oC ve 1100 oC'de 1 saat sinterleme işlemi uygulanmıştır. 3. grup parçaların ısıtılması sırasında esasen HYS meydana geldiği öngörülmüştür. Üretilen numuneler için XRD analizleri, mikrosertlik ölçümleri, optik ve taramalı elektron mikroskobu incelemeleri, EDS analizleri ve 3-nokta eğme testleri gerçekleştirilmiştir.
Yapılan deneyler sonucunda üçüncü gruptaki numunelerin daha başarılı olduğu söylenebilmektedir. Birinci ve ikinci gruptaki numunelerin mikroyapısı incelendiğinde, genellikle TiB2 partiküllerinin NiAl matrisi içerisinde oluşurken, Al2O3 partiküllerinin NiAl tane sınırlarında ve gözeneklerde bulunduğu görülmüştür. Üçüncü gruptaki %10 TiB2, Al2O3 takviyeli NiAl matrisli kompozitlerde en iyi mikrosertlik değeri 371,3 ± 32,8 HV0,2 olarak ve en iyi eğme dayanımı ise 329,5 MPa olarak bulunmuştur.

Abstract:
The aim of the thesis is to produce and characterize NiAl matrix composites containing TiB2, Al2O3 reinforcement particles by combustion synthesis using H3BO3, TiO2, Ni and Al powders as starting materials. For this purpose, NiAl matrix composites containing 5-40 vol%  TiB2, Al2O3 reinforcement particles were produced and the effects of TiB2, Al2O3 reinforcement in different percentages on microstructure and mechanical properties were investigated.
The samples were produced in 3 different groups. In the first group, NiAl powders reinforced with TiB2, Al2O3 were produced by self-propagating high temperature synthesis (SHS). In the second group, low percentange (5-10%) Ni and Al powders were added to the 40, 25, 10% TiB2, Al2O3 reinforced NiAl powders produced by volume combustion synthesis (VCS). In the third group, high percentage (80-90%) Ni and Al powders were added to the 100-90% TiB2, Al2O3 reinforced NiAl powders produced by VCS. The powders produced in the second and third groups were ground for 2 hours. After pressing, the samples were sintered for 1 hour at 1375 oC, 1375 oC and 1100 oC, respectively. Volume combustion synthesis is predicted to occur during the heating of the 3rd group samples. Thereafter, XRD analyses, microhardness measurements, optical and scanning electron microscopy examinations, EDS analyses and 3-point bending tests were performed.
As a result of the experiments, it can be said that the third group samples were more successful. When the microstructure of the samples in the first and second groups was examined, it was observed that while TiB2 particles were generally formed in the NiAl matrix, Al2O3 particles were seen to accumulate in the pores at the NiAl grain boundaries. In the third group, 10% TiB2, Al2O3 reinforced NiAl matrix composites had the best hardness value of 371,3 ± 32,8 HV0.2 and the best flexural strength was found to be 329,5 MPa.