Motor yağlarına metal oksit ve hekzagonal bor nitrür nanoparçacık katkısının alüminyum alaşımlarının tribolojik davranışına etkisinin araştırılması
Investigation of the effect of metal oxide and hexagonal boron nitride nanoparticle additives to engine oils on tribological behavior of aluminum alloys
Yazar: CUMALİ DEMİRHAN
Danışman: DOÇ. DR. TURAN GÜRGENÇ
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Otomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Taşıt Tasarım Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Otomotiv Mühendisliği = Automotive Engineering
Dizin: Alüminyum alaşımları = Aluminum alloys ; Aşınma = Wear ; Nanopartiküller = Nanoparticles ; Sürtünme = Friction ; Titanyum dioksit = Titanium dioxide ; Yağlayıcılar = Lubricants

Özet:
Hareketli mekanik sistemlerde optimum performansın sağlanabilmesi için sistemdeki enerji kayıplarının en aza indirilmesi önemli bir yere sahiptir. Hareketli sistemlerde enerji kaybına neden olan ana faktörlerden biri sürtünmedir. Sürtünme sırasında enerji verimliliğinin iyi düzeyde olabilmesi için yağlama mekanizmasının ideal özellikler sergilemesi gerekmektedir. Yağlayıcılar, hareketli parçalar arasında koruyucu bir sıvı film oluşturarak parçaların sürtünmeden zarar görmesini bir dereceye kadar önler. Yağlayıcıların özelliklerinin iyileştirilmesiyle sürtünmeden kaynaklanan hasarlar minimum seviyelere indirilebilir. Yağlayıcıların özelliklerini iyileştirmenin en etkili ve verimli yöntemlerinden biri yağlara nano malzemeler katmaktır. Bu çalışmada Al 6013 alüminyum alaşımı pin-on-disk aşınma test cihazı kullanılarak farklı aşınma koşullarında (kuru, sadece motor yağı, ağırlıkça %10 TiO2 nano katkılı yağ, ağırlıkça %7.5 TiO2 ve ağırlıkça %2.5 h-BN nano katkılı yağ, ağırlıkça %5 TiO2 ve ağırlıkça %5 h-BN nano katkılı yağ, ağırlıkça %2.5 TiO2 ve ağırlıkça %7.5 h-BN nano katkılı yağ, ağırlıkça %10 h-BN nano katkılı yağ) ve farklı yüklerde (10 N, 30 N ve 50 N) aşındırılmıştır. Yağ olarak 5W-30 motor yağı kullanılmıştır. Aşınma testleri 100 mm/s kayma hızında ve 350 m kayma mesafesinde gerçekleştirildi. Deneyler sonucunda alüminyum parçalarda farklı koşullar ve yükler altında meydana gelen ağırlık kayıpları ölçülmüştür. Deneylerde kullanılan nanopartiküllerin aşınma ve sürtünmeyi iyileştirdiği görüldü. 10 N'luk yük altında ortalama en düşük sürtünme katsayısı ağırlıkça %2.5 TiO2 ve ağırlıkça %7.5 h-BN nano katkılı yağ ile yapılan deneyde elde edildi. 30 N ve 50 N'luk yükler altında ortalama en düşük sürtünme katsayısı sadece motor yağı ile yapılan deneylerde elde edildi. Yük arttıkça aşınma kaybının arttığı belirlendi. Aşınma testleri sonucunda tüm yağlama koşulları kıyaslandığında aşınma kaybı noktasında en üstün değerler ağırlıkça %5 TiO2 ve ağırlıkça %5 h-BN nano katkılı yağ karışımı ile yapılan deneylerde elde edildi.

Abstract:
In order to ensure optimum performance in moving mechanical systems, minimizing energy losses in the system has an important place. One of the main factors causing energy loss in moving systems is friction. In order to have a good level of energy efficiency during friction, the lubrication mechanism must exhibit ideal properties. Lubricants form a protective liquid film between moving parts, preventing them from being damaged by friction to some extent. By improving the properties of lubricants, damage caused by friction can be reduced to minimum levels. One of the most effective and efficient methods to improve the properties of lubricants is to add nanomaterials to lubricants. In this study, Al 6013 aluminum alloy pin-on-disk wear tester was used under different wear conditions (dry, engine oil only, 10% TiO2 nano-additive oil by weight, 7.5% TiO2 by weight and 2.5% h-BN nano doped oil by weight, 5% TiO2 by weight). and 5 wt% h-BN nano doped oil, 2.5 wt% TiO2 and 7.5 wt% h-BN nano doped oil, 10 wt% h-BN nano doped oil) and abraded at different loads (10 N, 30 N and 50 N). 5W-30 engine oil was used as oil. Wear tests were carried out at a sliding speed of 100 mm/s and a sliding distance of 350 m. As a result of the experiments, weight losses in aluminum parts under different conditions and loads were measured. It was seen that the nanoparticles used in the experiments improved wear and friction. The lowest average friction coefficient under a load of 10 N was obtained in the experiment with 2.5% TiO2 by weight and 7.5% h-BN nano doped oil by weight. The lowest average friction coefficient under 30 N and 50 N loads was obtained in experiments conducted only with engine oil. It was determined that wear loss increased as the load increased. As a result of the wear tests, when all lubrication conditions were compared, the best values in terms of wear loss were obtained in the experiments carried out with a mixture of 5% TiO2 by weight and 5% h-BN nano doped oil by weight.