ZnO-hBN nanoparçacıkları ile takviye edilen magnezyum matris kompozitlerin mikroyapı, mekanik ve tribolojik özelliklerinin araştırılması
Investigation of microstructural, mechanical and tribological properties of magnesium matrix composites reinforced with ZnO-hBN nanoparticles
Yazar: CEVHER KÜRŞAT MACİT
Danışman: PROF. DR. CİHAN ÖZEL
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Bu çalışmada, ilk olarak ZnO, ZnO-1hBN, ZnO-5hBN, ZnO-10hBN ve hBN nanoparçacıklarının sol jel sentezleme yöntemiyle üretimi yapıldı. Üretimi yapılan nanoparçacıkların yapısal ve morfolojik özellikleri Alan Emisyonlu Taramalı Elektron Mikroskobu (FE-SEM), X-Işını Kırımı (XRD), Enerji Dispersiv Spektrum (EDX) ve Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi (FT-IR) analizleriyle incelendi. Analiz sonuçlarında birleştikleri belirlenen nanoparçacıklar AZ91 Magnezyum alaşım tozu ile ultrasonik karıştırıcıda karıştırıldı ve kurutulma işlemi yapıldı. Karıştırılma işlemine başlanmadan önce magnezyum tozunun oksitlenmemesi için hava ile teması kesilen bir ortamda (glove box) ve argon atmosferinde karıştırma işlemi gerçekleştirildi. Son işlem basamağı olarak kurutulma işlemi tamamlanan AZ91-ZnO-hBN nanoparçacıkları manyetik karıştırıcıda 500 devir/dak 'da 4 saat süreyle karıştırıldı. Böylelikle kompozit parçacıkların daha homojen bir şekilde dağılımı sağlandı. Hazırlanan kompozit tozların presleme işlemi 40 MPa basınçta ve sinterleme işlemi de 590C' de 8 saat argon atmosferinde gerçekleştirildi. Soğuması tamamlanan kompozitlerin zımparalama işlemi 100, 240, 400, 600, 800, 1000 ve 1200 meshlik SiC zımpara kağıtları üzerinde ve daha sonra 3 µm' lik elmas pasta kullanılarak çuha ile parlatma işlemleri gerçekleştirildi. Bu kompozit numunelerin makrosertlik ölçümleri makrosertlik test cihazında gerçekleştirildi. AZ91-ZnO, AZ91-ZnO-1hBN, AZ91-ZnO-5hBN, AZ91-ZnO- 10hBN ve AZ91-hBN kompozitleri için aşınma testleri pin-on-disk deney cihazında gerçekleştirildi. Toplam 300 metre kayma mesafesinde 50 mm/sn kayma hızında 3 farklı yük (5N, 10N,15N) altında kuru şartlarda gerçekleştirilen aşınma deneylerinde ağırlık kayıplarının grafikleri ve toplam kayma mesafesine göre sürtünme katsayısındaki değişimler her nano kompozit numune için belirlendi. Yapılan deney sonuçlarında saf numunede 62 HB sertlik sonucu elde edilirken sırasıyla nanokompozitlerde 70, 78, 80 ve 85 HB sonucu elde edilmiştir.

Abstract:
In this study, %100ZnO, %99ZnO-%1hBN, %95ZnO-%5hBN, %90ZnO-%10hBN and %100hBN nanoparticles were produced by sol gel nanoparticle synthesis method. Scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), energy dispersive X-rays (EDS) and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR) analyzes to examine the structural and morphological properties of the finished samples and to check whether the nanoparticles are combined or not. examined. The nanoparticles, which were seen to be combined in the analysis results, were mixed with AZ91 Magnesium alloy in an ultrasonic mixer and nanocomposites were formed. In the assembling process, 10% ZnO, 9.9%ZnO-0.1hBN, 9.5%ZnO 0.5%hBN, 9.0%ZnO-1.0%hBN and 10% hBN nanoparticles were added to a total of 10% by weight. Pressing process of the samples whose preparation process was completed, using powder metallurgy method and sintering processes at 590 °C for 8 hours in accordance with magnesium sintering conditions were carried out in Argon atmosphere. Polishing and sanding processes were carried out for the samples whose waiting period was completed. Microhardness measurements were carried out in a microhardness tester. Abrasion tests for Mg-ZnO, Mg-ZnO-1hBN, Mg-ZnO-5hBN, Mg-ZnO-10hBN and Mg-hBN samples were determined in a pin-on-disc tester for dry sliding wear properties. Wear tests were carried out at 5 N, 10 N, 15 N loads and 300 m sliding distance.