Midye kabuğu takviyesinin alüminyumun özelliklerine etkisi
The effect of mussel shell reinforcement on the properties of aluminium
Yazar: ONUR VARSOYOĞLU
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ GÜL İPEK SELİMOĞLU
Eskişehir Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Alüminyum = Aluminum ; Aşınma = Wear ; Ergitme = Smelting ; Kalsiyum karbonat = Calcium carbonate ; Metal matrisli kompozitler = Metal matrix composites

Özet:
Günümüzde mekanik performansı artıran, düşük maliyetli partikül takviyeli metal matrisli kompozitler, otomotiv ve havacılık sektörleri de dahil olmak üzere çeşitli endüstriyel ve kritik mühendislik uygulamalarında yaygın talep görmektedir. . Bu tezin amacı, CaCO3 içerdiği bilinen atık midye kabuklarını takviye malzemesi olarak kullanmak ve alüminyumun yoğunluğunu çok fazla değiştirmeden dayançta artış yaratarak yüksek spesifik mukavemete sahip metal matrisli kompozit üretmektir. Aynı zamanda çevre kirliliğine neden olan atık midye kabuklarını takviye malzemesi olarak kullanarak geri dönüşümünü sağlamaktır. Bu çalışmada, alüminyum tozu içerisine 800 oC'de kalsine edilen midye kabuğu takviyesi değişik oranlarda (% ağırlıkça 1-5-10-15) eklenmiştir. Daha sonra bu toz karışımın 500 psi basınçta sıkıştırılması ile elde edilen peletler, ark ergitme ve emme döküm yöntemi ile alüminyum matris kompozit haline getirilmiştir. Ark ergitme sürecinde yaşanan problemler doğrultusunda alternatif bir üretim yöntemi olarak kıvılcım plazma sinterleme yönteminden de faydalanılmıştır. Midye kabuklarının içerikleri ve kalsinasyon öncesi ve sonrasındaki fazların tespitinde sırasıyla X-ışınları flüoresans spektrometresi ve X-ışınları difraktometresi kullanılmıştır. Elde edilen sonuçlar Fourier transform kızılötesi spektrometresi ile desteklenmiştir. Üretilen kompozitlerin yoğunlukları Arşimet yöntemi, midye kabuğu takviyesinin alüminyum matristeki dağılımı optik ve taramalı elektron mikroskopları, farklı miktardaki midye kabuğu ilavesinin mekanik performansa etkisi ise sertlik ve aşınma testleri ile tespit edilmiştir.

Abstract:
Nowadays, low-cost particle-reinforced metal matrix composites that enhance mechanical performance are in widespread demand in a variety of industrial and critical engineering applications, including the automotive and aerospace industries. The main purpose of this thesis is to use waste mussel shells, which are known to contain CaCO3, as reinforcement material and to produce metal matrix composite with high spesific strength by creating an increase in strength without changing the density of aluminium too much. At the same time, it is to recycle the waste mussel shells, which cause environmental pollution, by using them as reinforcement material. In this study, different ratios (1-5-10-15% by weight) of mussel shell reinforcement that calcined at 800 oC were added to aluminium powder. Then, the pellets obtained by compressing this powder mixture at 500 psi pressure were turned into aluminium matrix composite by arc melting and suction casting method. In line with the problems experienced in the arc melting process, spark plasma sintering method was also used as an alternative production method. X-ray fluorescence spectrometry and X-ray diffractometry were used to determine the contents of mussel shells and the phases before and after calcination, respectively. The obtained results were supported by Fourier transform infrared spectrometry. The densities of the produced composites were determined by the Archimedes method, the distribution of the mussel shell reinforcement in the aluminum matrix was determined by optical and scanning electron microscopes, and the effect of the addition of different amounts of mussel shell on the mechanical performance was determined by hardness and abrasion tests.