Karbon nano fiber katkılı elmaslı kesici takımlarınkarakterizasyonu
Characterization of diamond cutting tools with carbon nanofiber
Yazar: NASER MATOUG EMHMED ABOUACHA
Danışman: DOÇ. DR. SERKAN ISLAK
Kastamonu Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Sıcak presleme = Hot pressing

Özet:
Elmaslı kesici takımların matris seçimi kesme kalitesini etkileyen önemli bir kriterdir. Matrisin olması gerekenden çok sünek veya çok sert olması kesme kalitesini olumsuz yönde etkiler. Literatür incelendiğinde birçok farklı matris bileşimi kullanılmıştır. Fakat nano boyuttaki tanecik veya fiber kullanımı neredeyse hiç olmamıştır. Bu eksiklikten istifade ederek, bu tez çalışmasına yön verilmiştir. Bu tez çalışmasında bronz (ağ. %85 Cu + ağ. %15 Sn) matris
içerisine ağırlıkça farklı yüzde oranlarda (0; 0,25; 0,50; 0,75 ve 1,00) karbon nano fiber (KNF) ilave edilmiştir. Üretim yöntemi olarak sıcak presleme yöntemi tercih edilmiş olup; numuneler 680 °C sinterleme sıcaklığı, 4 dakika sinterleme süresi ve 35 MPa basınç altında üretilmiştir. Üretilen numunelerin mikroyapı, sertlik, yoğunluk özellikleri, çapraz kırılma dayanımları ve korozyon davranışı araştırılmıştır. Mikroyapı incelemeleri ve faz bileşimi, optik mikroskobu, taramalı elektron mikroskobu ve X-ışınları difraksiyonu ile yapılmıştır. Sertlik ölçümleri bir mikrosertlik cihazı ile yapılmıştır. Üç noktalı eğme testleri üniversal çekme test cihazı kullanılarak gerçekleştirlmiştir. Numunelerin korozyon davranışları ise potansiyodinamik ölçümlerle belirlenmiştir. Mikroyapı fotoğrafları düşük oranlardaki KNF miktarının bronz matrisinde nispeten homojen, fakat yüksek miktarlarda belirli bölgelerde kümeler halinde topaklaştığını göstermiştir. XRD analizlerine göre yapıda α-Cu, Cu3Sn ve C fazları oluşmuştur. Artan KNF miktarlarında sertliklerde belirgin artışlar olmuştur, fakat bağıl yoğunluklarda değişim çok fazla olmamıştır. Çapraz kırılma dayanımlarında %0,25 KNF miktarında en yüksek tespit edilirken, artan KNF miktarlarında bu değerlerde azalmalar olmuştur. KNF katkılı numunelerin kırık yüzeylerinden alınan SEM fotoğraflarından ağırlıklı olarak taneler arası ayrılma şeklinde meydana geldiği belirlenmiştir. Nadir bazı bölgelerde ise plastik deformasyonun hâkim olduğu sünek kırılmanın meydana geldiği görülmüştür. Numunelerdeki KNF oranı arttıkça mikrogalvanik etkiden dolayı korozyon dirençlerinde düşüş meydana gelmiştir.

Abstract:
The matrix selection of diamond cutting tools is an important criterion that affects the cutting quality. If the matrix is too ductile or too hard, it negatively affects the cutting quality. When the literature is examined, many different matrix combinations have been used. However, there is hardly any use of nanoscale particles or fibers. Taking advantage of this deficiency, this thesis study has been directed. In this thesis study, carbon nanofiber (CNF) was added in different percentages (0; 0,25; 0,50; 0,75 and 1,00) by weight into the bronze (85% wt Cu + 15% wt Sn) matrix. Hot pressing method has been preferred as the production method; The samples were produced under 680 °C sintering temperature, 4 minutes sintering time and 35 MPa pressure. The microstructure, hardness, density properties and transverse rupture strength of the produced samples were investigated. Microstructural investigations and phase composition were done by optical microscopy, scanning electron microscopy and X-ray diffraction. Hardness measurements were made with a microhardness device. Three-point bending tests were carried out using a universal tensile tester. The corrosion behavior of the samples was determined by potentiodynamic measurements. Microstructure photographs have shown that low amounts of CNF are relatively homogeneous in the bronze matrix, but aggregated in clusters in certain regions in high amounts. According to XRD analysis, α-Cu, Cu3Sn and C phases were formed in the structure. With increasing CNF amounts, there was a significant increase in hardness, but the change in relative densities was not much. While the highest amount of 0,25% CNF was detected in the transverse rupture strength, there was a decrease in these values with increasing CNF amounts. It was determined that the SEM photographs taken from the fractured surfaces of the CNF-added samples were mainly formed by intergranular separation. In some rare regions, it has been observed that ductile fracture dominated by plastic deformation occurs. As the CNF ratio in the samples increased, there was a decrease in corrosion resistance due to the microgalvanic effect.