Grafen takviyeli alüminyum matrisli kompozit malzemelerin üretimi ve eşit kanallı açısal preslemenin (EKAP) malzeme özelliklerine etkisi
Production of composite materials with grafen reinforced aluminum matrix and the effect of equal channel angular pressing (ECAP) on material properties
Yazar: NİHAL BAĞCI
Danışman: DOÇ. DR. ÖMER GÜLER
Mersin Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Metal nanopartiküller = Metal nanoparticles

Özet:
Keşfedildiği tarihten beri üzerine sayısız çalışma yapılan grafen klasik malzemelerin aksine alışılmışın dışında ekstra özellikler sergilemektedir. Bu özellikleri sayesinde grafen pek çok uygulamada büyük bir kullanılma potansiyeline sahiptir. Bunun yanında, farklı kompozit malzemelerde takviye malzemesi olarak da kullanılması mümkündür. Metal matrisli kompozit malzemelerde takviye malzemesi olarak kullanılması, yeni nesil kompozitlerin geliştirilmesini de sağlamaktadır. Matris olarak alüminyum, nikel, magnezyum, çinko, bakır ve titanyum veya bunların alaşımları kullanılmaktadır. Alüminyum ve alaşımları, takviye malzemeleri ile uyumluluğu, hafif olması, yüksek elektrik iletkenliği ve yüksek ısı iletkenliği gibi özelliklere sahip olması sebebiyle geniş uygulama alanlarına sahiptir. Bununla birlikte metal matrisli kompozit malzemelerde matris malzemesi olarak ilk sıralarda tercih edilmektedir. Bu çalışmada, takviye malzemesi olarak grafenin kullanıldığı alüminyum matrisli kompozitler toz metalurjisi yöntemiyle üretilmiştir. Üretilen numunelere mekanik testler uygulanmıştır. Metalik numuneleri haddeleme veya ekstrüzyonun standart endüstriyel metal işleme prosesleri dahil olmak üzere, uygulanan bir yüke maruz bırakmak için iyi bilinen çok sayıda yöntem bulunmaktadır. Ancak bu yöntemlerin tümü, numunenin fiziksel boyutlarında bir değişiklik yapmaktadır. Aksine, eşit kanallı açısal presleme (EKAP) bu geleneksel prosedürlerden farklıdır; çünkü numunenin kesit boyutları, uygulanan yük sırasında değişmeden kalmaktadır. Metal tane büyüklükleri, EKAP işlemiyle şiddetli plastik deformasyona maruz bırakılarak, alt mikrometreye ve hatta nanometre seviyesine kadar tane inceltilebilmektedir. Bu yüzden numunelere EKAP işlemi uygulanmış ve elektriksel iletkenlik testi, basma testi, aşınma testi yapılmıştır. Mikro ve makro sertlikleri, DTA ile TGA'ları alınmış SEM görüntüleri incelenmiştir.

Abstract:
Numerous studies have been done on graphene since its discovery, and unlike conventional materials, it exhibits extra-ordinary features. Thanks to these properties, graphene has a great potential to be used in many applications. It is also possible to use as a reinforcing material in different composite materials. The use of metal matrix composite materials as reinforcing materials also enables the development of new generation composites. Al, Ni, Mg, Zn, Cu and Ti or their alloys are used as the matrix. Aluminum and its alloys have wide application areas due to their compatibility with reinforcing materials, light weight, high electrical conductivity and high thermal conductivity. However, it is preferred in the first place as matrix material in metal matrix composite materials. In this study, aluminum matrix composites using graphene as reinforcement material were produced by powder metallurgy method. Mechanical tests were applied to the produced samples. There are many well-known methods for subjecting metallic samples to an applied load, including standard industrial metalworking processes of rolling or extrusion. However, all of these methods make a change in the physical dimensions of the sample. On the contrary, equal channel angular pressing (ECAP) differs from these traditional procedures; because the cross-sectional dimensions of the sample remain unchanged during the applied load. Metal grain sizes can be fined down to micrometer and even nanometer level by subjecting to severe plastic deformation by ECAP process. Therefore, ECAP process was applied to the samples and electrical conductivity test, compression test and abrasion test were performed. Micro and macrohardness, DTA and TGA were obtained and SEM images were examined.