Toz metalurjisi yöntemiyle üretilmiş 6061 Al matrisli B4C takviyeli kompozit malzemelerin radyasyon absorbsiyon özelliklerinin incelenmesi
Investigation of radiation absorption properties of 6061 Al matrix B4C reinforced composite materials produced by powder metallurgy method
Yazar: ELİF DİCLE TURŞUCULAR
Danışman: PROF. DR. REMZİ VAROL
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Aşındırıcılar = Abrasives ; Bor karbür = Boron carbide ; Kompozit malzemeler = Composite materials ; Nötron = Neutron ; Toz metalurjisi = Powder metallurgy

Özet:
Radyasyon günlük hayatta birçok alanda,kullanılan pek çok teknolojik alette karşımıza çıkan ve fazla maruz kalındığı takdirde ölümcül sonuçlar doğurabilen bir enerjidir.Aynı zamanda gelişen dünyanın artan enerji ihtiyacını karşılayabilmek için her gün dünyanın pek çok farklı yerinde yeni nükleer enerji santralleri inşa edilmektedir.Dolayısıyla hem kullanılan teknolojik aletler hem de yapılan yeni nükleer enerji santralleri bazında artış olması,gün geçtikçe insanoğlunun genel radyasyon maruziyetini artırmaktadır.Bu nedenle günümüzde, radyasyonun olumsuz etkilerinden dolayı radyasyon absorbsiyonu ve radyasyon absorblayan materyaller ve materyal grupları üzerine yapılan çalışmalar oldukça önem kazanmıştır.Öte yandan B_4 C (Bor Karbür) ise, tank zırhı, kurşun geçirmez yelekler, motor sabotaj tozları,aşındırıcılar,nükleer santrallerdeki kontrol rodları gibi oldukça büyük öneme sahip ve spesifik alanlarda kullanılan son derece sert ve nötron absorblayıcı (radyasyon soğurucu) özelliğe sahip bir bileşiktir.2900-3580 Knoop sertlik değerinde oldukça yüksek sertliğe sahip fakat bir o kadar da gevrek (kırılgan) bir yapıda olması nedeniyle tek başına B_4 C (Bor Karbür)'den müteşekkil yekpare bir plaka oluşturulmasında büyük zorluklarla karşılaşılacağı için, 6061Al matrisi ile kompozit bir malzeme haline getirilip parça üretimi sağlanabilmektedir.Bu Yüksek Lisans tezi çalışmasında,  B_4 C (Bor Karbür ) takviye elemanı ile 6061Al matris elemanı belirli oranlarda ( B_4 C katkısı olmadan salt 6061Al, %5  B_4 C katkısıyla,%10  B_4 C katkısıyla,%15  B_4 C katkısıyla,%20  B_4 C katkısıyla) bir araya getirilerek toz metalurjisiyle (sıcak pres sinterleme yöntemine bağlı olarak) kompozit malzeme olarak 5 adet numune imal edilmiştir.Bu numunelerin radyasyon absorblama özelliklerinin incelenmesi ve değişen bileşen oranlarına bağlı olarak radyasyon absorblama özellikleri ile doğrusal (lineer) zayıflatma katsayısı ve enerji değerlerinin; imalatı sağlanan malzemelerin yoğunluk ve kalınlıklarının iç yapı,sertlik değerleri ve gerilme değerlerine bağlı değişimlerinin nasıl seyredeceğinin belirlenmesi amaçlanmıştır.Tez kapsamında üretilen numunelere tatbik edilen deneyler sonucunda elde edilen verilerle NIST XCOM üzerinden hesaplanan teorik verilerin mukayeseleri ve amaçlanan değişimlerin belirlenmesi gerçekleştirilmiştir.Numunelerde artan Bor Karbür (B_4 C) yüzdelerine bağlı olarak doğrusal (lineer) zayıflatma katsayılarının azaldığı gözlemlenmiştir.Bu gözlemler sonucunda Yüksek Lisans Tezinin ileride yapılacak olan bilimsel çalışmalara ışık tutması ve katkı sağlaması hedeflenmektedir.

Abstract:
Radiation is an energy that is encountered in many areas of daily life, in many technological devices and may cause fatal consequences if exposed to excessive exposure. At the same time, new nuclear power plants are being built in many different parts of the world every day in order to meet the increasing energy needs of the developing world. Therefore, the increase in both the technological devices used and the new nuclear power plants built increases the general radiation exposure of human beings day by day. Therefore, nowadays, due to the negative effects of radiation, studies on radiation absorption and radiation absorbing materials and material groups have gained importance. On the other hand, B_4 C (Boron Carbide) is an extremely hard and neutron absorber (radiation absorber) compound used in very important and specific areas such as tank armor, bulletproof vests, engine sabotage powders, abrasives, control rods in nuclear power plants. Since it has a very high hardness at the 2900-3580 Knoop hardness value, but has a brittle  structure, great difficulties will be encountered in the formation of a monolithic plate consisting of B_4 C (Boron Carbide) alone, it can become a composite material with the 6061Al matrix and the parts can be produced.In this MSc thesis study, 5 samples were produced as composite material by powder metallurgy (depending on the hot press sintering method) by combining the B_4 C (Boron Carbide) reinforcement element and the 6061 Al matrix element in certain proportions (6061 Al without B_4 C additive, B_4 C additive with 5%,B_4 C additive with 10%,B_4 C additive with 15%,B_4 C additive with 20% ).The aim of the study is to investigate the radiation absorption properties of these samples and to determine how the changes in the component ratios affect the radiation absorption properties and linear attenuation coefficients and energy values;and how the changes in the internal structure,hardness values and stress values,depending on the densities and thicknesses of the materials produced,will proceed. The data obtained as a result of the experiments applied to the samples produced within the scope of the thesis and the theoretical data calculated over NIST XCOM were compared and the intended changes were determined. It was observed that linear attenuation coefficients decreased depending on the increasing Boron Carbide (B_4 C) percentages in the samples. As a result of these observations, it is aimed that this Master's Thesis will shed light on and contribute to future scientific studies.