Seçici Lazer Ergitme yöntemi kullanılarak üretilen gözenekli Ti6Al4V matrislere, 2B MXene katkılı epoksi emdirilmesiyle elde edilen metal matrisli kompozit numunelerin farklı ortam şartlarındaki tribolojik davranışlarının ve korozyon dirençlerinin incelenmesi
Investigation of tribological behavior and corrosion resistance in different environmental conditions of metal matrix composite samples obtained by impregnating 2D MXene doped epoxy on porous Ti6Al4V matrices produced by using the Selective Laser Melting method
Yazar: KEREM TURALIOĞLU
Danışman: PROF. DR. ALİ FATİH YETİM
Erzurum Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Günümüzün değişen ve gelişen teknolojileri ve gezegenimizin artan nüfus yoğunluğuyla birlikte enerjiye olan ihtiyaç giderek artmaktadır. Yeni tür enerji kaynakları arayışının yanında var olan enerji kaynaklarının da verimli bir şekilde kullanılması tüm bilim insanlarının ortak hedefi haline gelmiştir. Bu yüzden endüstri sektöründe üretimi kolay ve uzun ömürlü makine elemanlarına yönelim olmaktadır. Enerji tasarrufu için makine elemanlarının kolay üretiminin yanı sıra kullanılacak yerde tahrik motoruna zıt yönde çalışan kuvvetlerin (sürtünme, kütle ataleti vb) de azaltılması gerekmektedir. Özellikle otomotiv ve havacılık sektöründe kullanılan makine elemanları zorlu (vakum, düşük sıcaklık, korozif vb.) şartlarda çalışırken bu parçaların hafif olması ve aşınma ve korozyon direncine sahip olması beklenmektedir. Böylelikle makine elemanlarının servis süresi uzun ve taşıtların yakıt verimliliği yüksek olmaktadır. Bu tezde bu amaçla, 2B MXene malzemelerin eşsiz özellikleri ve metal eklemeli imalatın geometrik açıdan tasarım sınırı olmaması avantajları bir araya getirilerek yeni nesil bir metal matrisli kompozit (MMK) malzeme tasarlanarak üretilmiştir. Bu MMK'nın tekstürlü metal matrisinin üretimi Ti6Al4V malzemeyle Seçici Lazer Ergitme (SLE) metoduyla, aşınma ve korozyon dayanımını arttıran takviye elemanının üretimi ise epoksi reçineye (ER) katkılanan 2B MXene ile yapılmıştır. Böylece kütlesi %20 azaltılan MMK'lara farklı ortam şartlarında aşınma ve korozif ortamda korozyon testleri uygulanmıştır. Tamamen Ti6Al4V'den üretilmiş numunelere oranla ER ve MXene takviyesi sayesinde tüm aşınma ortamlarında birden hem sürtünme kuvvetleri azalmış hem de aşınma oranları düşürülmüştür. Korozyon dayanımı ise yine yalıtkan ER ilavesi sayesinde tekstürsüz numunelere göre oldukça yüksek çıkmıştır.

Abstract:
With today's changing and developing technologies and the increasing population density of our planet, the need for energy is increasing. In addition to the search for new types of energy resources, the efficient use of existing energy resources has become the common goal of all scientists. Therefore, in the industrial sector, there is a trend towards easy-to-produce and long-lasting machine elements. In order to save energy, in addition to the easy production of machine elements, it is necessary to reduce the forces (friction, mass inertia, etc.) working in the opposite direction to the drive motor where they will be used. Especially when the machine elements used in the automotive and aviation industries work under extreme conditions (vacuum, low temperature, corrosive, etc.), these parts are expected to be light and have wear and corrosion resistance. In this way, the service life of the machine elements is long and the fuel efficiency of the vehicles is high. For this purpose in this thesis, a new generation metal matrix composite (MMC) material was designed and produced by combining the unique properties of 2D MXene materials and the advantages of metal additive manufacturing with no geometric design limits. The textured metal matrix of this MMC was produced with Ti6Al4V material by Selective Laser Melting (SLM) method and the reinforcement element that increases wear and corrosion resistance was produced with 2D MXene added to epoxy resin (ER). Thus, wear tests under different environmental conditions and corrosion tests in corrosive environments were applied to MMCs whose mass was reduced by 20%. Compared to samples produced entirely from Ti6Al4V, thanks to ER and MXene reinforcement, both friction forces and wear rates were reduced in all wear environments. Corrosion resistance was significantly higher than the untextured samples, again thanks to the addition of insulating ER.