Fonksiyonel derecelendirilmiş Ti-B4C kompozit malzemelerin mekanik ve korozyon özellikleri
Mechanical and corrosion properties of functionally gradedTi-B4C composite materials
Yazar: ABDUALKARIM MUSBAH M GARIBA
Danışman: DOÇ. DR. SERKAN ISLAK
Kastamonu Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Titanyum = Titanium

Özet:
Bu tez çalışması, geleneksel toz metalürjisi (soğuk presleme+sinterleme) yöntemi kullanılarak üretilen Ti-B4C/KNF fonksiyonel derecelendirilmiş malzemelerin (FDM) mekanik ve korozyon özelliklerini araştırmayı amaçlamaktadır. Titanyum (Ti) matris olarak kullanılırken, bor karbür (B4C) ve karbon nanofiber (KNF) takviye elemanı olarak kullanılmıştır. Numuneler üç tabakalı olarak üretilmiştir. Üst ve alt tabakalar kompozitler olarak (Ti-B4C/KNF) ve katkısız orta kısım ise Ti olarak üretilmiştir. Takviye miktarının mekanik ve korozyon özelliklerine etkisini incelemek amacıyla, titanyuma hacimce %5, %10 ve %15'lik B4C ve hacimce %0,5 KNF ilave edilmiştir. 
FDM'ler, tabakasız yapıların mekanik özellikleriyle karşılaştırılmıştır. Vickers sertlik test cihazı yardımı ile sertlik testi yapılmıştır. Numunelerin yoğunlukları Arşimet yasası ile ölçülmüştür. Numunelerin mikroyapı ve faz bileşimi optik mikroskop, SEM-EDS ve XRD analizi kullanılarak gerçekleştirilmiştir. FDM'lerin çapraz kırılma dayanımı (ÇKD) üç nokta eğme testi kullanılarak belirlenmiştir. Kırık yüzeylerin morfolojileri SEM-EDS ile incelenmiştir. FDM'lerin korozyon özellikleri potansiyodinamik yöntemle belirlenmiştir. Korozyon çözeltisi olarak 3 M HCl tercih edilmiştir. Korozyon oranları Tafel eğrileri üzerinden hesaplanırken korozyon yüzeyi SEM-EDS kullanılarak incelenmiştir. 
Mikroyapı sonuçları, takviye elemanlarının (B4C ve KNF), Ti matrisi içerisinde homojen olarak dağıldığını ve tabakaların uyumlu bir şekilde birbirine bağlı olduğunu göstermiştir. B4C ve KNF katkısı sonrası, malzemelerin sertliğinde anlamlı bir artış görülmüştür. FDM'lerin ÇKD değerleri tabakasız numunelerin değerlerinden daha yüksektir (saf Ti hariç). Buradan, orta tabakaların malzemelerin tokluğunu arttırdığı anlaşılmaktadır. 3 M HCl çözeltisine ait korozyon sonuçları farklı korozyon dirençleri olduğunu ve bu dirençlerde takviye miktarı değiştikçe korozyon oranının başlangıçta artma ve akabinde düşüş eğilimi sergilediğini göstermiştir.

Abstract:
This thesis study was aimed to investigate the mechanical properties and corrosion properties of Ti-B4C/CNF functionally graded materials (FGMs) produced using conventional powder metallurgy (cold pressing+sintering) method. When using titanium (Ti) as a matrix, boron carbide (B4C) and carbon nanofiber (CNF) were used as reinforcements. Samples were produced as three layers. The upper and lower layers are produced as composites (Ti-B4C/CNF) and the middle part without additives as Ti. In order to investigate the effect of the amount of the reinforcement on mechanical and corrosion properties, %5, %10 and %15 by volume of B4C and %0,5 by volume of CNF were added to the titanium.
FGMs were compared with the mechanical properties of non-layered structures. Hardness testing was carried out with the help of Vickers hardness test device. The densities of the samples were measured by Archimedes' principle. Microstructure and phase composition of samples were performed by using optical microscope, SEM-EDS and XRD analyses. Transverse rupture strength (TRS) of FGMs were determined by using three-point bending test. The morphologies of the fractured surfaces were examined with SEM-EDS. Corrosion properties of FGMs are determined by potentiodynamic method. 3 M HCl was preferred as the corrosion solution. Corrosion rates were calculated from the Tafel curves and the corrosion surface was examined by using SEM-EDS. 
Microstructure results showed that the reinforcing elements (B4C and CNF) are homogeneously distributed in the Ti matrix and the layers are harmoniously bonded. With the addition of B4C and CNF, there was a significant increase in the hardness of the materials. TRS values of FGMs were higher than that of non-layered samples (except pure Ti). It is understood from here that the middle layers increase the toughness of the materials. The corrosion results in 3 M HCl solution showed different corrosion resistances, in which corrosion rate showed the evolution trend of initial increase and subsequent decrease, while amount of reinforcement changed.