Susuz boraks katkılı demir malzemenin toz metalurjisi ile üretimi ve tribolojik ve mekanik özelliklerinin deneysel tasarım yöntemi ile optimizasyonu
Production of anhydrous borax added iron material by powder metallurgy and optimization of tribological and mechanical properties by experimental desing method
Yazar: TALHA TUNAHAN KESEMENLİ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ŞENOL ŞAHİN
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Metal matrisli kompozitler = Metal matrix composites ; Toz metalurjisi = Powder metallurgy

Özet:
Bu çalışmada, hem toz metalurjisi yöntemiyle susuz boraks (SB) katkılı saf demir (Fe) esaslı (metal matrisli) kompozit malzeme üretiminin hem de susuz boraks maddesinin saf demir malzemesinin reolojik ve mekanik özelliklerine etkisinin deneysel tasarım yöntemi ile eniyilenmesi çalışılmıştır.
Farklı % ağırlık (5 ve 10) susuz boraks oranında katkılı saf demir kompozit malzemeler, Taguchi deney tasarım yöntemi kullanılarak, uygun deney tasarım planına göre, farklı üretim (850oC ve 950oC sinterleme sıcaklığı) parametrelerinde (basınçsız) toz metalurjisi yöntemi ile imal edildi. Susuz boraks katkılı saf demir kompozit malzemelerin reolojik ve mekanik özelliklerine tasarım parametrelerinin etkisi araştırıldı.
İlgili standartlarında belirtilen ve makine ile işlenerek imal edilen ilgili deney numunelerine yoğunluk, pürüzlülük, profilometre, farklı sertlik, aşınma ve üç nokta eğme testleri yapıldı. Kompozit malzemelerin eğme akma gerilmesi, eğme akma uzaması, sürtünme katsayısı, aşınma hızı, Brinell sertliği, Martens sertliği, Vickers sertliği ve EIT modülü (girinti modülü) verileri belirlendi. Elde edilen tüm deneysel verilerin istatistiksel analizleri yapıldı. Taguchi deney tasarım yöntemiyle reolojik ve mekanik özelliklere ait modeller oluşturuldu. Ayrıca fragtografik inceleme için ise SEM (scanning electron microscope) analizleri yapılmıştır.
950oC sinterleme sıcaklığında ve ağırlıkça %10 susuz boraks katkılı demir kompozit malzemesinin sertlik değerini saf demir malzemesine göre yükselttiği tespit edilmiştir. Ayrıca, 850oC sinterleme sıcaklığında ve ağırlıkça %5 susuz boraks katkılı demir kompozit malzemenin sürtünme katsayısının saf demir malzemesine göre yaklaşık %37 oranında daha düşük olduğu tespit edilmiştir. Bundan başka, 850 oC sinterleme sıcaklığında ve ağırlıkça %5 susuz boraks katkılı demir kompozit malzemenin eğme akma gerilmesinin saf demir malzemesine göre yaklaşık %90 oranında daha yüksek olduğu tespit edilmiştir.

Abstract:
In this study, both the production of anhydrous borax (SB) doped pure iron (Fe) based (with metal matrix)  composite material by powder metallurgy method and the effect of anhydrous borax material on the rheological and mechanical properties of pure iron material, it has tried to be optimized by experimental design method.
Pure iron composite materials with different weight% (5 and 10) anhydrous borax ratio doped were produced by using the Taguchi experiment design method at different production parameters (850oC and 950oC sintering temperature) by powder metallurgy method (non-pressure). Anhydrous borax-doped pure iron composite materials the rheological and mechanical properties of  was investigated by the effect of design parameters.
Density, roughness, profilometer, different hardness, abrasion and three point bending tests were performed on the relevant test specimens specified in the relevant standards and manufactured by machine. The data of bending yield stress, flexural yield elongation, friction coefficient, wear rate, Brinell hardness, Martens hardness, Vickers hardness and EIT modulus (indentation modulus) of composite materials were determined. Statistical analysis of all experimental data obtained was made. The model of the rheological and mechanical properties were created  by using Taguchi experimental design method. In addition, SEM (scanning electron microscope) analyzes were performed for fragtographic examination.
It was determined that the iron composite material with 10% anhydrous borax additive at 950 oC sintering temperature increases the hardness value compared to the pure iron material. In addition, it was found that the friction coefficient of the iron composite material with 5% anhydrous borax additive at 850oC sintering temperature was approximately 37% lower than that of pure iron material. Additionally, it has been determined that the bending yield stress of 5% anhydrous borax doped iron composite material at 850 oC sintering temperature is approximately 90% higher than pure iron material.