Sıcak presleme yöntemi ile üretilmiş AA2024 esaslı TiO2 ve ZrO2 takviyeli hibrit kompozitlerin üretimi ve yapısal karakterizasyonu
Production and structural characterization of AA2024 based TiO2 and ZrO2 reinforced hybrid composites manufactured by hot pressing method
Yazar: AYŞENUR PEKTAŞ
Danışman: DOÇ. DR. UĞUR GÖKMEN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Alüminyum alaşımları = Aluminum alloys ; Metal matrisli kompozitler = Metal matrix composites ; Sıcak presleme = Hot pressing ; Toz metalurjisi = Powder metallurgy ; Zırhlama = Shielding

Özet:
Bu tez çalışması kapsamında özellikle savunma sanayisine yönelik düşük yoğunluk ve yüksek mukavemet özelliklerini bir arada taşıyan malzeme üretebilmek için ağırlıkça farklı oranlara (%5-10-15) sahip TiO2 ve ZrO2 parçacık takviyeli alüminyum metal matris hibrit/kompozit numuneler sıcak pres kullanılarak üretilmişlerdir. Toz metalurji yöntemi ile üretilen numuneler üzerinde çeşitli mekanik testler uygulanmıştır. Homojen bir karışım elde edebilmek için takviye elemanlar ve matris malzeme turbula üç boyutlu karıştırma cihazında 30 dk boyunca karıştırıldıktan sonra 400 MPa yük altında tek eksenli hidrolik pres ile ön presleme işlemi yapılmıştır daha sonra kalıp 600 C'de 1 saat ısıtıldıktan sonra tekrar tek eksenli hidrolik preste 800 MPa basınca maruz bırakılarak preslenmiştir. Numunelerin mikroyapı ve mekanik özelliklerinin belirlenebilmesi için yoğunluk ölçümleri, optik mikroskop, taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve EDS analizi, çapraz kırılma testi ve brinell sertlik testleri uygulanmıştır. Deneysel test süreci sonunda numuneler üzerinden takviye oranının üretilen hibrit/kompozit malzemelerin mikroyapı ve mekanik özelliklerine etkisi belirlenmeye çalışılmıştır. Hibrit/kompozit numunelerin radyasyon geçirgenlik özellikleri teorik olarak Phy-X programı aracılığı ile hesaplanmış ve tüm deney ve test süreçlerinden elde edilen sonuçlar tez çalışması kapsamında değerlendirilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre gama radyasyonuna karşı en iyi zırh özelliklerini %10 ZrO2 takviyeli kompozit numunelerin sergilediği tespit edilmiştir.

Abstract:
Within the scope of this thesis, aluminum metal matrix composite/hybrid samples reinforced with TiO2 and ZrO2 particles with different weight ratios (5-10-15%) were produced using a hot press to make materials with low density and high strength properties, especially for the defense industry. Various mechanical tests were applied to the samples produced by the powder metallurgy method. To obtain a homogeneous mixture, the reinforcement elements and the matrix material were mixed in the turbula three-dimensional mixing device for 30 minutes, and then pre-pressing was performed with a uniaxial hydraulic press under 400 MPa load. After it is heated at 600 oC for an hour it was pressed by exposing it to 800 MPa pressure in the press. To determine the microstructure and mechanical properties of the samples, density measurements, an optical microscope, scanning electron microscope (SEM), EDS analysis, cross fracture test, and Brinell hardness tests were applied. At the end of the experimental test process, the effect of the reinforcement ratio on the samples on the microstructure and mechanical properties of the hybrid/composite materials produced was tried to be determined. The radiation permeability properties of hybrid/composite samples were calculated theoretically through the Phy-X program and the results obtained from all experimental and test processes were evaluated within the scope of the thesis study. According to the results obtained, it was determined that 10% ZrO2-reinforced composite samples exhibited the best armor properties against gamma radiation.