Akademik Veri Yönetim Sistemi
Yükseköğretim Kurumları Destekli Proje, 2024 - 2026
Bilim ve teknolojideki ilerlemeler, mevcut malzemelerin uygun olmadığı yeni uygulamalar sunar, bu nedenle sürekli olarak yeni ve gelişmiş malzemelere ihtiyaç duyulur. Kompozit malzemeler; otomotiv, havacılık, biyomedikal, ambalaj, inşaat sektörlerinde kullanılmaktadır. Ancak, yeni bir malzeme yapısında çelişkili özelliklerin (yüksek sertliğin yanında yüksek çekme dayanımı ve düşük yoğunluk gibi) bir araya getirilmesi, geleneksel kompozit malzemelerin uygulanmasına kısıtlama getirir. Özellikle havacılık, biyo-implantlar, nükleer tesisler gibi aşırı çalışma koşullarıyla ilişkili alanlarda çelişkili özelliklerin bir araya getirilmesini gerektiren uygulamalar her geçen gün artmaktadır. Bu boşluk, fonksiyonel derecelendirilmiş malzemelerin (FDM) geliştirilmesiyle doldurulur. FDM'lerin yapısal dereceli mekanizmaları ve elde edilen özellikler arasındaki karmaşık ilişkiler nedeniyle, FDM uygulamalarının potansiyeli henüz tam olarak keşfedilmemiştir. Bu nedenle, farklı perspektiflerden ayrıntılı çalışmalar gereklidir.
Mekanik alaşımlama, farklı metallerin veya alaşımların/bileşiklerin birlikte öğütülerek toz karışımlarının oluşturulması işlemidir. Metal tozlarının mikro yapıları, mekanik alaşımlama sonucunda istenen özelliklerle zenginleştirilir. Dolayısıyla, malzemenin mekanik, termal ve kimyasal özellikleri bu işlemle önemli ölçüde geliştirilebilir. Farklı element kombinasyonlarına sahip alaşımlar, çeşitli fazların başarılı bir şekilde sentezlenmesini sağlar. Bu sayede, farklı elementlerin uygun birleşimiyle özgün alaşımların üretimi mümkün olur ve yeni ileri düzeyde malzeme üretimi için kullanılabilir.
Toz metalurjisi, metal parçaların toz halinde sıkıştırılması ve yüksek sıcaklıkta pişirilmesiyle birleştirilerek imal edilen bir üretim teknolojisidir. Geleneksel döküm yöntemlerine kıyasla daha yüksek hassasiyet, homojenlik ve az atık üretme avantajı sunar. Yüksek mukavemetli ve dayanıklı malzemelerin üretiminde sıkça kullanılır, özellikle aşınma, yüksek sıcaklık ve zorlu çalışma koşullarına dayanıklı endüstriyel uygulamalar için tercih edilir. Ayrıca, metal matrisli kompozitlerin üretiminde kullanılarak farklı metal ve seramik tozlarıyla çeşitli malzemeler elde edilebilir. Bu kompozitler, yüksek mukavemet, sertlik ve aşınma direnci gibi birçok olumlu özelliği bir arada sunar.
İki boyutlu (2B) Ti3C2Tx MXene, düşük sürtünme katsayısı nedeniyle çekici bir katkı maddesi olmanın yanı sıra, yüksek en/boy oranına ve zengin yüzey fonksiyonel gruplarına sahip olması nedeniyle kompozitlerde de kullanılmaktadır. Şimdiye kadar Ti3C2Tx ile güçlendirilmiş polimer matrisli kompozitler üzerine yoğun bir araştırma yapılmıştır ve diğer uygulamalarda kullanımı için çeşitli araştırmalara ihtiyaç vardır.
Proje kapsamında, A 7xxx serisi alüminyum matrisli, B4C ve Ti3C2Tx MXen takviyeli FDM üretimi planlanmaktadır. Bu amaçla mikro ve nano boyuttaki tozlar mekanik alaşımlanarak kullanılacak ve katmanlı olarak fonksiyonel yapı oluşturulacaktır. Hazırlanan numuneler sıcak pres toz metalurjisi yöntemi ile şekillendirilecektir. Şekillendirme sonrası numuneler test prosedürlerine hazır hale getirilecektir.
Üretilen numunelerin özelliklerinin belirlenmesi için; sertlik, darbe testi, basma, 3 nokta eğme, parçacık boyut analizi, XRD ve SEM gibi çoklu testler planlanmaktadır. Böylece uzay, havacılık, otomotiv, savunma gibi ileri düzeyde malzemelere ihtiyaç duyan sektörler için yeni kombinasyonlar ve kapsamlı analizlerle katkı sunulacaktır.
Bu projedeki yenilik, mekanik olarak alaşımlanmış tozların sıcak pres toz metalurjisi yöntemiyle belirli bir fonksiyonla birleştirilerek ileri kompozit parçaların üretilmesidir. Ayrıca fonksiyonel derecelendirilmiş malzemeler nano boyutta MXene ile katkılanarak sınıfında üstün özelliklere sahip yeni kombinasyonlar keşfedilerek kapsamlı testler ile analiz edilecektir. Proje kapsamında ileri kompozit niteliğinde yeni kombinasyonlarda FDM üretiminin ve çoklu testlerle analizlerin yapılacak olması son derece benzersizdir.