TiB2-TiC-Al2O3 esaslı üçlü kompozitlerin üretimi ve karakterizasyonu

Basit Öğe Kaydı
dc.contributor.advisorKaya, Nazlı Akçamlı
dc.contributor.authorÖnder, Havvanur Balcı
dc.date.accessioned2026-02-08T15:48:47Z
dc.date.available2026-02-08T15:48:47Z
dc.date.issued2025
dc.departmentBTÜ, Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
dc.description20.05.2026 tarihine kadar kullanımı yazar tarafından kısıtlanmıştır.
dc.description.abstractBu tez çalışmasında, TiO2, B2O3, Al ve C tozlarından yola çıkılarak TiB2 –TiC –Al2O3 esaslı seramik matrisli ikili ve üçlü kompozitlerin üretimi, mekanokimyasal sentez ve mekanik aktivasyon ardından yüksek sıcaklıkta tavlama yöntemleriyle gerçekleştirilmiştir. Çalışmanın temel amacı, bu seramik fazların kontrollü koşullarda sentezlenmesini sağlamak ve öğütme süresi ile tavlama sıcaklığı gibi parametrelerin nihai ürün üzerindeki etkilerini sistematik olarak değerlendirmektir. Deneysel çalışmalar kapsamında, toz karışımları dört farklı başlangıç toz sistemi üzerinde araştırmalar yürütülmüştür. Bu sistemler üçlü TiO2-B2O3-Al, TiO2-B2O3-C, TiO2-C-Al toz sistemleri ve TiO2-B2O3-Al-C dörtlü toz karışımlarını içermektedir. Ayrıca, dörtlü TiO2-B2O3-Al-C toz sistemi üzerinde farklı reaksiyon stokiometrilerinin etkileri incelenmiştir. Yapılan çalışmalar neticesinde TiB2-Al2O3, TiB2-TiC, TiC-Al2O3 ve TiB2-TiC-Al2O3 olmak üzere ikili ve üçlü kompozit tozların sentezlenmesi amaçlanmıştır. Mekanokimyasal sentez prosesi kapsamında yapılan deneylerde başlangıç toz karışımları 8, 12, 18, 24 ve 30 saat yüksek enerjili öğütmeye tabi tutulmuştur. Mekanik aktivasyonlu tavlama yönteminde ise 3 saat yüksek enerjili bilyeli öğütme ile aktive edilen tozlara takiben 900 °C, 1100 °C, 1200, 1300 °C ve 1500 °C sıcaklıklarında tavlama işlemleri uygulanmıştır. Mekanokimyasal sentezleme prosesinde TiO2-B2O3-Al toz sisteminde TiB2-Al2O3 kompozit oluşumu 18 saatlik öğütme süresinin ardından XRD patern ve Ritveld analiz sonuçlarıyla belirlenmiştir. Ayrıca, tozların detaylı morfolojik incelemeleri ve faz analizleri için SEM ve TEM analizleri uygulanmıştır. TiO2-Al-C toz sistemlerinde ise 30 saate kadar yapılan öğütmelerde reaksiyonun gerçekleşmediği gözlenmiştir. Bu durum, öğütme sonrasında uygun bir ısıl işlemin reaksiyonu tamamlamak gerekli olabileceği ile açıklanmıştır. Dörtlü TiO2-B2O3-Al-C sisteminde ise x:1,2,3-y:1 stokiyometrilerinde yapılan öğütmeler sonunda x:2-y:1 ve x:3-y:1 toz sisteminde 24 saatlik öğütme sonunda TiB2-TiC-Al2O3 üçlü kompozit sentezinin gerçekleştiği XRD analiz sonuçlarıyla belirlenmiştir. Buna karşın, x:1-y:1 stokiyometrisinde kompozit faz oluşumu 30 saat sonunda belirlenememiştir. Sistemde x/y oranının artmasıyla TiB2-TiC-Al2O3 üçlü kompozit sentezinin oluşumunun desteklendiği görülmüştür. Mekanik aktivasyonlu tavlama prosesinde ise TiO?–B?O?–C sisteminde, 1300 °C'de hedeflenen TiB? ve TiC fazlarının bulunduğu bir yapı elde edilmiştir. TiO?–B?O?–Al sisteminde tavlama sıcaklığının 1500°C'ye yükseltilmesiyle birlikte, TiB? ve Al?O? fazları belirgin şekilde XRD sonuçlarıyla belirlenmiştir. TiO?–C–Al sisteminde ise tavlama sıcaklığının 1500°C'ye yükseltilmesiyle birlikte, TiC? ve Al?O? fazları XRD sonuçlarıyla belirlenmiştir. TiO?–B?O?–Al–C dört bileşenli sistemde x:1,2,-y:1 stokiyometrilerinde, 1300 °C'de Al?O?, TiC ve TiB? fazları yüksek kristallik ve yoğunlukla oluşmuştur. Ayrıca, tozların detaylı morfolojik incelemeleri SEM ve TEM analizleriyle desteklenmiştir. Bu tez çalışmasının sonuçları, oksit esaslı ve ekonomik başlangıç tozlarından yola çıkılarak mekanokimyasal sentez ve mekanik aktivasyonlu tavlama yöntemleri gibi ekonomik yöntemler ile yüksek sertliğe ve termal kararlılığa sahip çok fazlı TiB2-TiC-Al2O3 esaslı seramik tozlarının etkin biçimde üretilebileceğini göstermiştir. Elde edilen TiB2-TiC-Al2O3 kompozitleri; ileri mühendislik uygulamalarında, özellikle kesici takımlar, kaplama malzemeleri ve yüksek sıcaklıkta çalışan parçalar için yüksek potansiyele sahiptir. Çalışma, TiO2-B2O3-Al-C esaslı üçlü ve dörtlü sistemlere dair ilgili reaksiyon mekanizmalarının açıklanması ve literatürdeki SHS ve geleneksel sinterleme teknikleri ile karşılaştırıldığında farklı sıcaklık ve sürelerde faz oluşumunu gösteren sonuçları ile literatüre önemli bir katkı sunmaktadır.
dc.description.abstractIn this thesis study, TiB?–TiC–Al?O?-based ceramic matrix binary and ternary composites were produced from TiO?, B?O?, Al, and C powders through mechanochemical synthesis and mechanical activation followed by high-temperature annealing. The main objective of the study was to achieve the controlled synthesis of these ceramic phases and to systematically evaluate the effects of parameters such as milling time and annealing temperature on the final product. Experimental studies were conducted on four different initial powder systems: ternary TiO?–B?O?–Al, TiO?–B?O?–C, TiO?–C–Al systems, and the quaternary TiO?–B?O?–Al–C powder mixtures. In addition, the effects of different reaction stoichiometries in the quaternary TiO?–B?O?–Al–C system were investigated. The study aimed to synthesize binary and ternary composite powders such as TiB?–Al?O?, TiB?–TiC, TiC–Al?O?, and TiB?–TiC–Al?O?. During the mechanochemical synthesis process, the initial powder mixtures were subjected to high-energy ball milling for 8, 12, 18, 24, and 30 hours. In the mechanically activated annealing process, powders activated by 3 hours of high-energy milling were subsequently annealed at 900 °C, 1100 °C, 1200 °C, 1300 °C, and 1500 °C. In the mechanochemical synthesis process, the formation of TiB?–Al?O? composites in the TiO?–B?O?–Al powder system was confirmed by XRD patterns and Rietveld analysis after 18 hours of milling. Furthermore, SEM and TEM analyses were carried out to examine the detailed morphology and phase characteristics of the powders. In the TiO?–Al–C system, no reaction was observed even after 30 hours of milling, indicating that an appropriate heat treatment may be necessary to complete the reaction. In the quaternary TiO?–B?O?–Al–C system, milling with different stoichiometries of x:1,2,3–y:1 revealed that TiB?–TiC–Al?O? ternary composite formation occurred after 24 hours of milling for x:2–y:1 and x:3–y:1 compositions, as confirmed by XRD analysis. However, no composite phase formation was detected after 30 hours of milling in the x:1–y:1 composition. Increasing the x/y ratio was found to promote the formation of TiB?–TiC–Al?O? ternary composites. In the mechanically activated heat treatment process, the TiO?–B?O?–C system yielded TiB? and TiC phases at 1300 °C. In the TiO?–B?O?–Al system, TiB? and Al?O? phases were distinctly detected by XRD when the annealing temperature was raised to 1500 °C. Similarly, in the TiO?–C–Al system, TiC and Al?O? phases were identified at 1500 °C. For the quaternary TiO?–B?O?–Al–C system with x:1,2–y:1 stoichiometries, Al?O?, TiC, and TiB? phases with high crystallinity and density were formed at 1300 °C. Detailed morphological investigations of the powders were further supported by SEM and TEM analyses. The results of this thesis demonstrate that multi-phase TiB?–TiC–Al?O?-based ceramic powders with high hardness and thermal stability can be effectively synthesized from oxide-based and cost-effective raw materials using economic methods such as mechanochemical synthesis and mechanically activated annealing. The TiB?–TiC–Al?O? composites obtained have high potential for advanced engineering applications, particularly in cutting tools, coating materials, and components operating at high temperatures. This study makes a significant contribution to the literature by elucidating the reaction mechanisms of TiO?–B?O?–Al–C-based ternary and quaternary systems and by presenting phase formation results that differ in temperature and duration compared to SHS and conventional sintering techniques.
dc.identifier.endpage122
dc.identifier.startpage1
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.12885/6342
dc.identifier.yoktezid983642
dc.language.isotr
dc.publisherBursa Teknik Üniversitesi
dc.relation.publicationcategoryTez
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/closedAccess
dc.snmzKA_TEZ_20260207
dc.subjectMetalurji Mühendisliği
dc.subjectMetallurgical Engineering
dc.titleTiB2-TiC-Al2O3 esaslı üçlü kompozitlerin üretimi ve karakterizasyonu
dc.title.alternativeSynthesis and characterization of TiB2-TiC-Al2O3 based ternary composites
dc.typeMaster Thesis

Dosyalar

Koleksiyon

Lisansüstü Eğitim Enstitüsü Tez Koleksiyonu