Search

Günümüzde, Nanoteknoloji ve Nanobilimin, Yapay Zekâ ile çalışma niteliğinin günden güne artması; malzeme biliminin önem kazanmasında etkili olmaktadır. Tezin SEM Görüntülerinin Yapay Zekâ Metotları ile İncelenmesi, multidisipliner bir alanı ifade etmektedir. Tezin içeriği, Nanoteknoloji ve Yapay Zekâ alt başlıklarından oluşmaktadır. Deneysel kısımda kullanılan verilerin oluşumu; halka açık erişim olarak sunulan 22.000 SEM verisinin; Trieste'deki CNR-IOM'un TASC laboratuvarında bulunan ZEISS SUPRA 40 çözünürlüklü cihaz ile 5 yıl boyunca 100 bilim insanının çalışmaları sonucunda elde edildiği bilinmekle birlikte; deneysel çalışma için oluşturulan prototipte yer alan verilerin seçimi için; tek tek çözünürlüğü, görüntü boyutu ve kalitesine göre incelenmesinin ardından, dikkate alınan özellik, görüntü kalitesi olmakla birlikte; bu verilerin oluşumunda 100 görüntü verisi elle manuel olarak nano boyutta ve mikro boyutta seçilip, düzenlendikten sonra; toplamda 1000 görüntü verisi 10 veri seti içerisinde oluşturuldu. Devamında makine öğrenmesi yönteminde yer alan derin öğrenme tekniklerinden CNN sınıflandırma tekniği kullanılarak yapay zekâ eğitimi gerçekleştirildi. Deneysel çalışma için python kütüphanesinden yararlanıldı. Ardından hazırlanan verilerin "RELU-softmax" aktivasyon fonksiyonları ile; Epoch değerleri RMSprop ile 25 ve 100 olarak ayarlanarak eğitim tamamlandı. Bu eğitimde RMSprop yerine, Adam = 0.000001 fonksiyonu kullanılarak tekrar oluşturulan kodlarla, öğrenme hızındaki artış-azalış değerlerini gözlemlemek adına eğitim tekrarlandı. Veri sonuçlarının eğitim parametrelerine uygunluk düzeyine göre sınıflandırma açısından Model doğruluk oranlarının tablolaştırıldı. En iyi sonuç değerinin yorumlaması yapıldı. Burada kullanılan yaklaşım, çok çeşitli nanobilim kullanım durumlarına uygulanabilen, nanomalzemelerin belirli özelliklerini çözmek için uygun parametreler geliştirilecek şekilde ayarlanarak yeni yöntem ve araçların uygulanmasına giden yolu makine öğrenmesinin ürüne dönüşüm boyutunda; malzeme bilimi kütüphanesi oluşturmak amacıyla kullanımının, yapay zekâ ve nanoteknoloji alanındaki gelecek çalışmalarının önünü açabilmesine katkısı olabilir. Today, the quality of Nanotechnology and Nanoscience to work with Artificial Intelligence is increasing day by day; It is effective in gaining importance of materials science. Examination of SEM Images of the thesis with Artificial Intelligence Methods represents a multidisciplinary field. The content of the thesis, It consists of sub-titles of Nanotechnology and Artificial Intelligence. The formation of the data used in the experimental part; 22,000 SEM data available as public access; Although it is known that it was obtained as a result of the work of 100 scientists for 5 years with the ZEISS SUPRA 40 resolution device in the TASC laboratory of CNR-IOM in Trieste; for the selection of data contained in the prototype created for experimental work; After examining the resolution, image size and quality one by one, the feature taken into consideration is image quality; In the formation of these data, after 100 image data are manually selected and arranged in nano and micro dimensions; A total of 1000 image data was created in 10 data sets. Afterwards, artificial intelligence training was carried out using the CNN classification technique, one of the deep learning techniques in the machine learning method. The python library was used for the experimental study. Then, with the "RELU-softmax" activation functions of the prepared data; the training was completed by setting the epoch values to 25 and 100 with RMSprop. In this training, the training was repeated to observe the increase- decrease values in the learning speed with the renewed codes using the Adam=0.000001 function instead of RMSprop. Model accuracy rates are tabulated in terms of classification according to the level of fit of data results with training parameters. The interpretation of the best result value was made. The approach used here is in the machine learning-to-product dimension, which leads to the application of new methods and tools by adjusting to develop appropriate parameters to solve specific properties of nanomaterials, which can be applied to a wide variety of nanoscience use cases; Its use to create a materials science library may contribute to paving the way for future studies in the field of artificial intelligence and nanotechnology.

Bu tez çalışmasında Titanyum implantının simüle edilmiş bir vücutsal ortama tabi tutulduğunda Titanyum implant malzemelerindeki aşınma ve korozyon olgusunun etkilerinin nicel olarak hesaplanması amaçlanmıştır. Titanyum implant, materyal bozulmasının yaygın olarak görüldüğü implant ile dayanak alaşımı arasındaki arayüzde Tribokorozyona uğrayan mekanik bir sistemdir. Sahadan elde edilen ve mevcut durumda ameliyatlarda aktif olarak kullanılan söz konusu malzemenin (Titanium-Ti6Al4V) yeterince fazla sayıda numunesi hazırlanarak bu malzemenin aşınma katsayısı, aşınma hacmi kaybı ve korozyon hızı gibi Tribokorozyon için oldukça önemli olan parametreler deneysel olarak laboratuvar ortamında belirlenmiştir. Benzetilmiş vücutsal ortamlarda bu tür aşındırıcı mekanik sistemlerin kapsamlı değerlendirmesi, çeşitli implant-implant alaşım malzemelerinin kombinasyonları için implant ve dayanak alaşımı arasındaki arayüzde aşınma ve korozyon etkileşimlerinden dolayı meydana gelen malzeme kaybının net bir şekilde anlaşılmasını sağlar. Söz konusu malzemeler, belirli bir sayıdaki döngü için ilgili standartlara uygun olarak kuru kayma aşınmasına maruz bırakılarak pin-on-disk kombinasyonları için aşınma hacmi kaybı ve sürtünme katsayısı aynı anda kaydedilmiştir. Gerçekçi koşulları arttırmak için, malzemelerin küçük bir yüzey alanı, daha sonra malzemelerin vücut pH seviyelerinde elektrokimyasal davranışını kolaylaştırmak için in-vitro (laboratuvar ortamında veya yapay koşullarda) olarak kullanılan Yapay Vücut Sıvısı (Artificial Body Fluids) varlığında korozyon kinetiğindeki eşzamanlı değişiklikleri ortaya çıkarılmıştır. Sonuçların Titanyumun vücut implantlarında hem aşınma hem de korozyon nedeniyle malzeme kaybına direnmek için ne kadar uygun olduğu araştırılmıştır. Taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanılarak sayısal görüntü işleme teknikleri yardımıyla Ti6Al4V alaşımının aşınan ve korozyona maruz kalan bölgelerin görüntü iyileştirmesi sağlanarak morfolojik çıkarımlar yapılmıştır. In this thesis, it is aimed to quantitatively calculate the effects of wear and corrosion phenomenon on Titanium implant materials when the Titanium implant is exposed to a simulated bodily environment. The Titanium implant is a mechanical system that undergoes Tribocorrosion at the interface between the implant and the abutment alloy, where material degradation is common. A sufficient number of samples of the aforementioned material (Titanium-Ti6Al4V) obtained from the field and currently actively used in surgeries were prepared and parameters such as wear coefficient, wear volume loss and corrosion rate of this material, which are very important for Tribocorrosion, were experimentally determined in the laboratory environment. Comprehensive evaluation of such abrasive mechanical systems in simulated bodily environments provides a clear understanding of material loss due to wear and corrosion interactions at the interface between implant and abutment alloy for various combinations of implant-implant alloy materials. The materials in question were subjected to dry sliding wear in accordance with the relevant standards for a certain number of cycles, and the wear volume loss and friction coefficient were recorded simultaneously for pin-on-disc combinations. To enhance realistic conditions, simultaneous changes in corrosion kinetics were revealed in the presence of a small surface area of the materials, then in the presence of Artificial Body Fluids, which are used in-vitro to facilitate the electrochemical behavior of the materials at body pH levels. The results were investigated how suitable Titanium is to resist material loss in body implants due to both wear and corrosion. Morphological inferences were made by using scanning electron microscopy (SEM) with the help of digital image processing techniques by providing image enhancement of the worn and corroded areas of the Ti6Al4V alloy.

23.06.2023 tarihine kadar erişimi kısıtlıdır. Bu çalışmada, nano-CaCO3 partiküller, 3-glisidiloksipropil trimetoksisilan (3-GPTMS) ile modifiye edilmiştir. Ağırlıkça farklı oranlarda (%1.0, 3.0 ve 5.0) silan modifikasyonlu nano-CaCO3 içeren karbon fiber/epoksi kompozit plakaların (KF-EP-MC) üretimleri VARTM yöntemi ile gerçekleştirilmiştir. Silan modifikasyonlu nano-CaCO3 partiküllerin mekanik performansa etkilerini ortaya koymak amacıyla, numunelere çekme, üç-nokta eğme, çift-ankastre kiriş (DCB) ve son-çentik eğme testleri (ENF), kısa kiriş kayma, basma testleri ve Charpy-darbe deneyleri yapılmıştır. Silan yüzey modifikasyonlu nano-CaCO3 partikül ilavesinin (ağırlıkça %5) kontrol grubu kompozitlerin Mod-I, Mod-II kırılma tokluğu değerlerini %18.5 ve %26.8 oranında arttırdığı gösterilmiştir. Ağırlıkça %3 silan yüzey modifikasyonlu nano-CaCO3 ilavesi, kompozitin darbe mukavemetini %22 oranında arttırmıştır. Eğme özellikleri açısından optimum silanlanmış partikül oranı %5 olarak belirlenmiştir. %5 silan modifikasyonlu nano-CaCO3 ilavesi kontrol grubu KF/EP kompozitlerin eğme modül ve mukavemet değerlerinde sırasıyla %16.8 ve %13.6’lük artış sağlamıştır. Buna ek olarak, basma modül ve mukavemet değerlerini sırasıyla %62.3 ve %33.5 oranında önemli artış sağlamıştır. Bu kompozitlerin ILSS değeri, referans kompozitlere göre yaklaşık %20 daha yüksektir. Silan modifikasyonlu kalsit ilavesi kompozit sistemin dinamik modül ve tandelta değerlerini sırasıyla %15.3 ve %36.6 oranında arttırmıştır. Kalsit ilavesinin kompozitin camsı geçiş sıcaklığında önemli bir etkisinin olmadığı gözlemlenmiştir. Kullanılan nano-CaCO3 partiküller, kompozitteki matris hasar miktarını düşürmektedir. In this thesis, nano-CaCO3 particles were modified with (3-Glycidyloxypropyl) trimethoxysilane (3-GPTMS) to improve mechanical, thermal performance and dimensional stability of carbon fiber/epoxy composites. Silane-modified nano-CaCO3 (wrt. epoxy. 1, 3, 5 wt.) reinforced carbon fiber/epoxy nanocomposite systems (KF-EP-MC) were manufactured by VARTM process. Tensile, three-point bending, compression, short-beam shear, Mode-I (DCB) and Mode-II fracture toughness (ENF) and Charpy impact tests were carried out on the prepared composite specimens. It was shown that the silane-modified nano-CaCO3 particles with a loading ratio of 5 wt. % could improve the Mode-I and Mode-II fracture toughness of the control group CF/EP composites by about 18.5% ve 26.8 %, respectively. It was also shown that the silane-modified nano-CaCO3 particles with a loading ratio of 3 wt. % could improve the Charpy impact strength by about 22%. The optimum amount of silane-modified nano-CaCO3 particles inside the epoxy resin was determined as 5 wt. % for the highest improvement in the flexural properties. The flexural modulus and strength values increased by about 16.8% ve 13.6%, respectively. The incorporation of 5 wt. %s silane modified nanocalcite particles into carbon fiber/epoxy composites led to significant increase in compressive modulus and compressive strength values by about %62.3 ve %33.5, respectively. The ILSS was found to be 20% higher than that of the reference composites. The storage modulus and the tandelta values of the composites were increased by about 15.3 % ve 36.6%, respectively, with the integration of 5% wt. silane modified nano-CaCO3 particles. The nano-CaCO3 had no significant effect on the glass transition temperature of the composites.

Diş hekimliğinde restoratif tedavide kullanılan dolgu materyalleri genel itibariyle polimerik matrise inorganik bileşenlerin eklenmesi ile hazırlanan kompozitlerdir. Bu kompozitlerin içerisinde kullanılan inorganik malzeme, estetik görünüş, mekanik dayanım ve biyo-uyumluluk gibi özellikler üzerine etkisi olan kısımdır. Özellikle kimyasal bileşimi ve boyutundaki değişim dental kompozitin mekanik özelliklerini önemli ölçüde değiştirmektedir. Bu çalışmada restoratif diş hekimliğinde dolgu amaçlı kullanılabilecek yeni polimer matrisli kompozitler hazırlanıp, mekanik özellikleri araştırılmıştır. Polimerik matris olarak Bis-GMA:TEGDMA (Bis fenol A-glisidil metakrilat : Trietilen glikol dimetakrilat) (1:1) karışımı kullanılmıştır. Polimerik matris içerisine inorganik dolgu maddesi olarak, sol jel yöntemiyle hazırlanan sodyum alümina borosilikat (SABS) eklenmiştir. Mekanik özellikler irdelenirken 2 test grubu oluşturulmuştur. Her test grubunda polimerik matris ile inorganik bileşen arasında etkileşimi artırmak için bağlayıcı içeren bir alt grup yer almıştır. 1. Test grubunda polimerik matrise eklenen SABS'ın yüzde bileşimleri değiştirilerek basma ve eğme dayanımlarındaki değişim incelenmiştir. Aynı bileşimlerdeki kompozitler modifiye edilmiş (bağlayıcı içeren) MSABS'la hazırlanmış, mekanik testler bu gruba da uygulanmıştır. 2. Test grubundaki kompozitlere antibakteriyel ve biyo-uyumluluk kazandırmak amacıyla % 5 oranında Ag-HA (gümüş doplu hidroksiapatit) eklenmiştir. Bağlayıcı içeren ve içermeyen inorganik bileşenler için iki alt grup oluşturulmuş testler tekrarlanmıştır. Toplam 24 farklı kompozit hazırlanarak mekanik özellikler irdelenmiştir. Elde edilen sonuçlardan bağlayıcı olarak kullanılan MPTMS (3-metakriloksipropiltrimetoksisilan)'nin polimer matris ile inorganik bileşen arasındaki etkileşimi artırdığı gözlenmiştir. En yüksek eğme dayanımına (147,57 MPa) (% 5 Ag-HA + % 10 MSABS) içeriğine sahip kompozitte ulaşılmıştır. En yüksek basma dayanımı (255,41 MPa) ise (% 5 Ag-HA+ % 5 MSABS) içeren numunede gözlenmiştir. Elde edilen veriler, hazırlanan kompozitlerin birçok ticari ürüne göre çok daha iyi mekanik özellikler sergilediğini göstermiştir. Anahtar Sözcükler: dental kompozit, inorganik dolgu, sodyum alümina borosilikat, mekanik dayanım, silan bağlanma ajanı Filling materials used in restorative treatment in dentistry are generally composites prepared by adding inorganic components to the polymeric matrix. The inorganic material used in these composites is the part that has an effect on properties such as aesthetic appearance, mechanical strength and biocompatibility. Particularly, the change in chemical composition and size significantly changes the mechanical properties of the dental composite. In this study, new polymer matrix composites that can be used for filling purposes in restorative dentistry were prepared and their mechanical properties were investigated. Bis-GMA: TEGDMA (Bis phenol A-glycidyl methacrylate: Triethylene glycol dimethacrylate) (1:1) mixture was used as the polymeric matrix. Sodium alumina borosilicate (SABS) prepared by sol gel method was added to the polymeric matrix as an inorganic filler. While examining the mechanical properties, 2 test groups were formed. Each test group included a subgroup containing binders to increase the interaction between the polymeric matrix and the inorganic component. 1. In the test group, the change in compression and bending strengths was examined by changing the percentage composition of SABS added to the polymeric matrix. Composites in the same compositions were prepared with modified (binder) MSABS and mechanical tests were applied to this group. Ag-HA (silver doped hydroxyapatite) was added at the rate of 5 % to give antibacterial and biocompatibility to the composites in the 2. Test group. Two subgroups were created for inorganic components with and without binders, and the tests were repeated. A total of 24 different composites were prepared and their mechanical properties were examined. From the results obtained, it was observed that the interaction between the polymer matrix and the inorganic component of MPTMS (3-methacryloxypropyltrimethoxysilane) used as a binder was increased. The highest bending strength (147,57 MPa) (5 % Ag-HA + 10 % MSABS) was achieved in the composite. The highest compression strength (255,41 MPa) was observed in the sample containing (5 % Ag-HA + 5 % MSABS). The data obtained show that the prepared composites exhibit much better mechanical properties than many commercial products. Keywords: dental composite, inorganic filler, sodium alümina borosilicate, mechanical strength, silane coupling agent

1980'li yıllarda, fren balatalarında kullanılan asbestin sağlık sorunlarına sebep olduğu ortaya çıkmıştır. Balata aşınmaları sonucunda atmosfere karışan asbest solunum yoluyla akciğere girmesinin ciddi sağlık sorunları oluşturduğu anlaşılmıştır. Özellikle de akciğer kanserine yol açtığı görülmüştür. 1990'dan itibaren asbest kullanımı yasaklanmıştır. Bu yüzden araştırmacılar asbeste alternatif yeni malzeme arayışına girmişlerdir. Yaygın olarak kullanılan fren balataları metal alaşımlı balatalardır. Sektördeki ARGE çalışmaları ile seramik ve organik balatalar da yapılmaya başlandı. Fren balatası beş temelden oluşur: takviye malzemesi, bağlayıcı, dolgu malzemesi, sürtünme düzenleyici, katı yağlayıcı. Bu çalışmada takviye malzemesi olarak cam elyaf, bağlayıcı olarak fenolik reçine, dolgu malzemesi olarak barit, katı yağlayıcı olarak grafit kullanılacaktır. Zeytin çekirdeği tozu sürtünme düzenleyici ve katı yağlayıcı olarak sisteme eklenecektir. Zeytin çekirdeği tozları ağırlıkça %0, %5, %10, %20 eklenerek 4 farklı kompozisyon oluşturulacaktır. Böylece zeytin tozunun sürtünme düzenleyici olarak etkisi incelenmiş olacak. Katı yağlayıcı olan grafit yerine zeytin çekirdeği tozu ilave edilip, yağlayıcılık etkisi incelenecektir. Numune üretimi için toz bileşenler 150 devir/dk' da karıştırılacaktır. Hazırlanan karışımlar tek yönlü pres ile 160 °C presleme sıcaklığında sabit basınçta, eşit sürelerde preslenir. Üretilen deney numunelerinde düzgün bir yüzey elde etmek için önce zımparalama yapılır. Numunelerin yoğunluk, sertlik, aşınma oranı ve sürtünme katsayısı değerleri belirlenir ve SEM görüntüleri alınarak incelenir. Çalışmada numunelere yoğunluk, sertlik, pin-on disk aşınma testleri yapılmış ve çıkan sonuçlar da zeytin çekirdeği oranı arttıkça sertlik, aşınma ve sürtünme katsayısı değerlerinde artış gözlenirken yoğunluk değerinde azalma meydana geldiği görülmüştür. %20 zeytin çekirdeği takviye edildiği durum da adhesiv aşınmanın arttığı gözlemlenmiştir., It was revealed that asbestos used in brake pads caused health problems in 1980s. As a result of the lining wear of the lining, it has been understood that entering the lung through asbestos breathing into the atmosphere creates serious health problems. In particular, it has been shown to cause lung cancer. Asbestos use has been banned since 1990, so researchers have been looking for new materials that are alternative to asbestos. Commonly used brake pads are metal alloy pads. Ceramic and organic linings were also started with the R&D studies in the sector. The brake pad consists of five bases: reinforcing material, binder, filling material, friction regulator, solid lubricant. In this study, glass fiber will be used as a reinforcing material, phenolic resin as a binder, barite as a filling material and graphite as a solid lubricant. Olive seed powder will be added to the system as a friction regulator and solid lubricant. Olive seed powders will be added to 0%, 5%, 10%, 20% by weight and 4 different compositions will be created. Thus, the effect of olive powder as a friction regulator will be examined. Instead of graphite, which is a solid lubricant, olive seed powder will be added and its lubricating effect will be examined. Powder components for sample production will be mixed at 150 rpm. The prepared mixes are pressed with a one-way press at 160 ° C pressing temperature under constant pressure for equal periods of time. Sanded to obtain a smooth surface on the produced test samples. Density, hardness, abrasion rate and friction coefficient values of the samples were determined and examined by taking SEM images. In the study, density, hardness, pin-on disc wear tests were performed on the samples and the results showed that as the olive seed ratio increased, the hardness, wear and friction coefficient values increased, while the density value decreased. It was observed that the adhesive wear increased when 20% olive seed was reinforced.

In this work, the properties of polyester filaments with different cross-sectional shapes were investigated. Trilobal,flat and hollow shaped polyester filaments, having the same count, were produced by following the same routeand production parameters. Properties, such as tensile strength, elongation, breaking load, unevenness etc., wereinvestigated. Comparative evaluations of the test results with regard to the cross-sectional shapes were carried out.The results showed that cross‐sectional shape of the filaments directly affected the yarn properties and trilobalfilament containing polyester yarns showed better properties as compared to yarns containing filaments with across-sectional shape of hollow and flat.

PVA, termal ve kimyasal stabiliteye sahip, nontoksik, biyouyumlu ve suda çözünebilen bir polimerdir. Kitosan ise doğal bir polimerdir, biyouyumlu ve biyobozunurdur. Biyoaktif olması sebebiyle yara iyileşmesini hızlandıran bir özelliğe sahiptir. Propolise bakıldığında ise antimikrobiyal, anti-enflamatuar ve antioksidan özelliklere sahiptir. Bu çalışmada, polivinil alkol (PVA), kitosan (CS) ve propolis polimerleri kullanılarak nanofiber hazırlamak amacıyla elektro-eğirme yöntemi kullanılmıştır. %100 PVA, %85 PVA %15 Cs, % 45 PVA %55 propolis, %55 PVA %30 propolis %15 Cs, %45 PVA %40 propolis %15 Cs , bas35 PVA %50 propolis %15 Cs ve %25 PVA %60 propolis %15 Cs içeren 7 farklı çözeltiden film üretilmiştir. Farklı oranlarda karıştırılan PVA/propolis, PVA/kitosan, PVA/propolis/kitosan karışımlarının nanofiberlerde sebep olduğu yapısal, morfolojik, termal, mekanik ve antibakteriyel özellikler Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FTIR), taramalı elektron mikroskobu (SEM), termogravimetrik analiz (TGA), diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC) kullanılarak incelendi. SEM görüntüleri incelendiğinde yüksek moleküler ağırlıklı PVA kullanımının çözelti lekelerine yol açtığı ve böylece düzgün fiberler oluşmasını engellediği görülmüştür. Saf PVA içeren fiberlerin çapları oldukça genişken, kitosan ve propolis ilaveleriyle nanometre seviyelerine düşürülmüştür. Diğer taraftan mekanik özellikler bakımından PVA, propolis ve kitosan içeren numunelerin grafikleri incelediğinde propolis miktarı arttıkça maksimum çekme dayanımı artmış, birim şekil değiştirme değeri azalmış ve plastik deformasyon gösterdiği aralık daralmıştır. TGA grafikleri incelendiğinde kitosan sistemde termal stabiliteyi azaltmış, sistemdeki propolis miktarı arttıkça ani kütle kaybı gerçekleşmemiştir. DSC grafiklerine göre, saf PVA filmin erime sıcaklığı 260°C, %15 kitosan içeren filmin 288°C, %55 propolis içeren filmin ise 297°C'dir. Üçlü karışım numunelerinde propolis %55, %45, %35, %25 kitosan oranı ise %15'te sabit tutulmuştur. Bu numunelerin erime sıcaklıkları sırasıyla 252°C, 258°C, 262°C ve 267°C olduğu görülmüş, propolis arttıkça sıcaklıkta artmıştır. Antibakteriyel aktivitelerine bakıldığında ise antibakteriyel özelliğin yalnızca propolisten geldiği sonucuna ulaşılmıştır. PVA is a nontoxic, biocompatible and water soluble polymer with thermal and chemical stability. Chitosan is a natural polymer, biocompatible and biodegradable. Because it is bioactive, it has a feature that accelerates wound healing. When looking at propolis, it has antimicrobial, anti-inflammatory and antioxidant properties. In this study, electrospinning method was used to prepare nanofibers using polyvinyl alcohol (PVA), chitosan (CS) and propolis polymers. Films were produced from 7 different solutions containing 100% PVA, 85% PVA 15% Cs, 45% PVA 55% propolis, 55% PVA 30% propolis 15% Cs, 45% PVA 40% propolis 15% Cs, 35% PVA 50% propolis 15% Cs and 25% PVA 60% propolis 15% Cs.The structural, morphological, thermal, mechanical and antibacterial properties of PVA / propolis, PVA / chitosan, PVA / propolis / chitosan which mixed in different proportions mixtures in nanofibers were investigated.The presence of relevant functional groups of PVA, chitosan and propolis was demonstrated using Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), scanning electron microscopy (SEM), thermogravimetric analysis (TGA), differential scanning calorimetry (DSC). When the SEM images were examined, it was seen that the use of high molecular weight PVA caused solution stains and thus prevented the formation of smooth fibers. While the diameters of pure PVA containing fibers were quite large, they were reduced to nanometer levels with the addition of chitosan and propolis. On the other hand, when examining the graphs of the samples containing PVA, propolis and chitosan in terms of mechanical properties, as the amount of propolis increased, the maximum tensile strength increased, the unit strain value decreased and the range of plastic deformation narrowed. When TGA graphics were examined, chitosan decreased thermal stability in the system, and sudden mass loss did not occur as the amount of propolis in the system increased. According to DSC graphics, the melting temperature of pure PVA film is 260 ° C, 288 ° C for the film containing 15% chitosan, and 297 ° C for the film containing 55% propolis. While propolis was 55%, 45%, 35%, 25% in triple mixture samples, the chitosan ratio was kept constant at 15%. The melting temperatures of these samples were found to be 252 ° C, 258 ° C, 262 ° C and 267 ° C, respectively, and the temperature increased as propolis increased. When the antibacterial activities were examined, it was concluded that the antibacterial property came only from propolis.

İçten yanmalı motorlarda farklı makine elemanları arasındaki sürtünen yüzeyler performans kaybına, zamanla meydana gelen aşınmalar ise motor ömrünün azalmasına neden olmaktadır. Sürtünmenin fazla olduğu durumda, motorlu taşıtın yüksek performans sergileyebilmesi için daha fazla yakıt tüketmesi gerekmektedir. Bu da zararlı egzoz gazlarının doğaya salınımını artırmaktadır. Makine elemanlarından özellikle piston segmanları, sürtünme kayıplarının yaklaşık %50'sini oluşturmaktadır. Segmanlar kullanım sürecinde, yüksek sıcaklıklara ve mekanik sürtünmeye maruz kalmaktadır. Bundan dolayı aşınmaya karşı oldukça yatkın parçalardır. Segman çeşitleri içerisinde tepe segmanı gerek yanma odasına yakınlığından gerek bulunduğu bölgeye taşınan yağ miktarının sınırlı olmasından dolayı diğer segmanlara göre daha fazla aşınmaktadır. Motorda segman aşınması olması halinde birçok çevresel ve ekonomik istenmeyen sorunları beraberinde getirecektir. Bu sorunların önüne geçmek için en etkili yöntem yüzey kaplama işlemidir. Bu çalışmada, tepe segmanlarının yüzey iyileştirilmesinin yapılması ve uygulanan seramik kaplamaların aşınma davranışlarının tespit edilmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla katodik ark fiziksel buhar biriktirme (PVD) tekniği kullanılarak dökme demirden üretilmiş piston tepe segmanlarının yüzeyleri TiAlCN, AlCrN, tek ve çok katlı TiAlN seramik filmler ile kaplanmıştır. Seramik kaplamaların yapısal karakterizasyonu için X-ışını difraktometresi (XRD) ve Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM/EDX) kullanılmıştır. Ayrıca kaplamaların mikro-sertlikleri belirlenmiştir. Numunelerin tribolojik özellikleri, 10 N yük altında, 0,18 m/s kayma hızında, ileri-geri (Reciprocating) aşınma testi ile belirlenmiştir. Tribolojik test sonuçlarına göre kaplanmış segmanların sürtünme katsayılarının kaplamasız numuneye kıyasla azaldığı ve en düşük sürtünme katsayısı değerini TiAlCN (µ=0,21) kaplı numunede olduğu tespit edilmiştir. TiAlCN kaplı numunede, kaplamasız numuneye kıyasla, aşınma kaybında yaklaşık %97 oranında azalma olduğu belirlenmiştir. Ayrıca çalışmada tek ve çok katlı TiAlN kaplamalar hazırlanarak, kaplama kalınlığının tribolojik özelliklere etkisi incelenmiştir. Çok katlı TiAlN kaplamada artan katman sayısına bağlı olarak sertliğin arttığı, aşınma kayıplarının ve sürtünme katsayısının azaldığı gözlenmiştir. Aşınan yüzeylerden alınan SEM ve EDX verileri sonucunda sürtünme esnasında metal oksit bileşiklerinin oluştuğu tespit edilmiş ve oluşan bu bileşiklerin aşınma mekanizması üzerinde etkili olduğu belirlenmiştir. Seramik yüzeylerde oluşan koruyucu oksit tabakasının bozularak yüzeyden ayrılmadığı sürece taban malzeme yüzeyini koruduğu sonucuna ulaşılmıştır. In internal combustion engines, friction surfaces between different machine elements cause performance loss, wear that occurs over time causes a shortened engine life. In order for the motor vehicle to exhibit high performance, it must consume more fuel. This increases the emission of harmful exhaust gases to nature. Among the machine elements, especially piston rings make up about 50% of friction losses. Rings are exposed to high temperatures and mechanical friction with the cylinder surfaces during their use. Therefore, they are very prone to wear. Among the ring types, the top ring is worn more than other rings due to its proximity to the combustion chamber and the limited amount of oil transported to the region. In the case of ring wear in the engine, it will bring many unwanted environmental and economic problems. The most effective method to avoid these problems is the surface coating process. This study, it is aimed to improve the surface of the top rings and to determine the wear behavior of the applied ceramic coatings. For this aim, the surfaces of piston top rings made of cast iron using the cathodic arc physical vapor deposition (PVD) technique are coated with TiAlCN, AlCrN, mono and multilayer TiAlN ceramic films. X-ray diffractometer (XRD) and Scanning Electron Microscope (SEM / EDX) was used for the structural characterization of ceramic coatings. In addition, the micro hardness of the coatings were determined. The tribological properties of the samples were determined by the Reciprocating abrasion test under 10 N load, at a sliding speed of 0,18 m/s. According to the tribological test results, it was determined that the friction coefficient of the coated rings decreased compared to the uncoated sample and the lowest friction coefficient value was found in the TiAlCN (µ = 0,21) coated sample. It was determined that there was a 97% reduction in abrasion loss in TiAlCN coated sample compared to the uncoated sample. In addition, mono and multi-layer TiAlN coatings were prepared and the effect of coating thickness on tribological properties were investigated. In multi-layer TiAlN coating, it was observed that hardness increased, wear losses and friction coefficient decreased due to the increasing number of layers. As a result of the SEM and EDX data taken from the wearing surfaces, it was determined that metal oxide compounds were formed during friction and these compounds were found to be effective on the wear mechanism. It has been concluded that the protective oxide layer formed on the ceramic surfaces protects the surface of the base material as long as it is not separated from the surface.

Bu çalışmada, MIL DTL 46100 sınıfı Armox 500T zırh çeliklerinin gazaltı kaynak yöntemiyle ayrı ayrı ferritik, dubleks ve östenitik kaynak dolgu malzemeleri kullanılarak ön ısıtma işlemi uygulanmadan kaynak kabiliyetinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Bu çalışmada özellikle ferritik dolgu malzemeleriyle kaynak işleminden sonra hidrojen çatlamasına karşı çok hassas olan zırh çelikleri için optimum kaynak parametreleri belirlenmiştir. Kaynak işlemleri sonrasında yapıda hidrojen çatlamasının var olup olmayışı; ASTM E8 standardına göre yapılan çekme testi, ASTM E23 standardına göre yapılan çentik darbe testi ve kırık yüzeylerin SEM analizi ile gözlemlenmiştir. Kaynak esnasında çeliğe uygulanan ısı enerjisinin mekanik özelliklere etkisi ASTM E92 standardına göre yapılan sertlik testi ile yorumlanmıştır. Ayrıca kaynak işlemi sonrası ITAB üzerinde ki mikroyapısal değişimler yapılan metalografik incelemeler ile belirlenmiştir. Yapılan bu tez çalışmasında ön ısıtma uygulamadan gerçekleştirilen kaynak işlemleri sonrasında; numunelere uygulanan tahribatlı ve tahribatsız muayene yöntemleriyle herhangi bir kaynak kusuru ve özellikle hidrojen çatlağının varlığına rastlanılmamıştır. En yüksek mekanik özellikler sırasıyla ferritik, dubleks ve östenitik dolgu malzemeleriyle kaynatılan numunelerde elde edilmiştir., In this study, it was aimed to determine the weldability of MIL DTL 46100 class Armox 500T armour steels by using ferritic, duplex and austenitic welding filler materials separately without preheating. In this study, optimum welding parameters were determined for armour steels which are very sensitive to hydrogen cracking especially after welding with ferritic filler materials. Whether there is hydrogen cracking in the structure after welding operations; tensile test according to ASTM E8 standard, notched impact test according to ASTM E23 standard and SEM analysis of broken surfaces. The affect of heat energy applied to steel during welding on mechanical properties was interpreted by the hardness test made according to ASTM E92 standard. In addition, microstructural changes on the HAZ after welding were determined by metallographic examinations. In this thesis study, after the welding processes performed without preheating; with the destructive and non-destructive testing methods applied to the samples, no welding defects and especially the presence of hydrogen cracks were not observed. The highest mechanical properties were obtained in samples welded with ferritic, duplex and austenitic filler materials, respectively.

Hava ve uzay araçlarıyla ilgili konular ülkemizde önem kazanan araştırma ve geliştirme alanlarıdır. Hava ve uzay araçlarında kullanılacak malzemelerin seçimi, üretimi ve ömürlerinin uzatılması, çalışılabilecek araştırma konularındandır.Havacılıkta verimin artırılması, yakıt tasarrufu nedenleriyle, mekanik dayanımına rağmen metalik malzeme kullanımı sınırlı kalmış, hafif kompozitlerin kullanımı artmıştır. Fakat motor gibi yüksek sıcaklık sistemlerinde yüksek ergime sıcaklıklı metal alaşımlarından vazgeçilememektedir. Hava aracı tasarımında yüksek sıcaklık korozyonu hızlı ilerleyen bir tehdittir. Gaz türbinleri, sıcak akışkan taşıyan boru hatlarında sık görülen bu durum; bakım- onarım sıklığını arttırarak, parça değiştirerek veya parçayı alaşımlandırıp korozyona dayanıklı hale getirerek önlenebilmektedir.Günümüzde enerji ve havacılık alanlarında kullanılan Nikel süper alaşımları yaklaşık 1200oC sıcaklıkta çalışma sınırına gelmiş ve mevcut alaşımları geliştirme gereksinimi artmıştır. Ergime sıcaklıklarının 2000oC'nin üzerinde olması nedeniyle refrakter metaller gelecek nesil yüksek sıcaklık alaşım malzemeleri olarak düşünülmektedir. Fakat bunlar, hava ortamında koruyucu oksit tabakası oluşturamazlar. Korozyon dirençlerini artırmak amacıyla üzerlerine yüksek sıcaklığa da dayanan kaplamalar yapılması gerekmektedir.Tezin amacı, havacılıkta kullanılan sistem ve taşıtların metalik parçalarının yüksek sıcaklıktaki hava gibi oksitleyici ortamlarda oksidasyon hasarını geciktirecek, ömrünü artıracak kaplamaların üretilmesidir. Bu çalışmada; yüksek sıcaklık oksidasyonuna dayanımı bilinen alaşımların, metal yüzeyine kaplanma yöntemleri araştırılmıştır. Niyobyum refrakter metali üzerine sementasyon yöntemiyle, belirlenen kompozisyonlarda kaplamalar yapılmış, kısa ve uzun süreli oksidasyon testleri uygulanmıştır. Geliştirilen kaplamalar karakterizasyon cihazlarıyla incelenmiştir. Tüm kaplamalarda niyobyum alüminat fazı ve ortak biriktirmeli kaplamalarda, niyobyum silikat meydana gelmiştir. Elde edilen tüm kaplama bileşimleri, niyobyumun oksidasyon direncini arttırmıştır. The subjects related to air and space vehicles are important research and development areas in our country. Selection of materials to be used in air and space vehicles, production and extension of their life, are among the research topics that can be studied.Despite the mechanical strength, the use of metallic materials was limited and the use of light composites increased due to the efficiency and fuel saving in aviation. However, in high temperature systems such as motors, metal alloys with high melting temperatures are indispensable. In aircraft design, high temperature corrosion is a rapidly progressive threat. This is seen in gas turbines and pipelines carrying hot fluids; It can be prevented by increasing the frequency of maintenance and repair, changing parts or alloying the part and making it resistant to corrosion.Nickel superalloys used in energy and aerospace fields have reached working limit at 1200oC and the need to develop alloys has increased. Due to the melting temperature above 2000°C, refractory metals are considered to be the next generation of high temperature alloy materials. However, they cannot form a protective oxide layer in the air. In order to increase the corrosion resistance, high temperature coatings should be applied on them.The aim of the thesis; is the production of coatings which will delay the oxidation damage and increase the life of the metallic parts of the systems and vehicles used in aviation in oxidizing environments such as high temperature air. In this study; the methods of coating high temperature oxidation resistant alloys on metal surface were investigated. Coatings were made in the specified compositions on niobium refractory metal by cementation method and short - long term oxidation tests were applied. The developed coatings were examined with characterization devices. In all coatings, niobium aluminate phase and in co-deposited coatings, niobium silicate phase was formed. All the coating compositions obtained increased the oxidation resistance of niobium. 100

Günümüzde teknolojinin gelişmesiyle paslanmaz çelik kullanımı oldukça geniş bir alan kaplamaktadır. Paslanmaz çelikler; kimyasal özellikleri, fiziksel dayanımları ve yüzey kaliteleri dikkate alınarak farklı sanayi ve endüstri kollarında kendilerine kullanım alanları bulmaktadır. Paslanmaz saclar genellikle şekil alabilme özellikleri ile bilinirler ve bu özellikleriyle birçok sektörde kullanım alanları mevcuttur. Isıya ve korozyona karşı oldukça dayanıklıdırlar ve bu sebeple su ile temas edecek noktalarda kullanılırlar. Şekil alabilme özelliği sayesinde mutfak ürünlerinde ve dekorasyon ürünlerinde tercih edilirler. Paslanmaz saclar değişken özelliklerine ve kullanım alanlarına bağlı olarak çeşitlilik gösterirler ve sınıflara ayrılırlar. Paslanmaz sac derin çekme özelliğinin iyi olması ve korozyon dayanımı sayesinde çamaşır makinesi tamburu üretiminde tercih edilen bir malzemedir.Çamaşır makinesinin en önemli parçalarının başında tambur gelmektedir. Yıkama işleminin gerçekleştirildiği bölüm olan tamburun, makinenin çalıştığı zaman boyunca mekanik anlamda problem oluşturmaması gerekmektedir.Bu tez kapsamında çamaşır makinesi tambur üretiminde paslanmaz sacın perçinleme işlemi sırasında meydana gelen çatlak hasarının mikroyapı ve mekanik özellikler ile ilişkisi incelenmiştir. Literatür araştırmalarının ilk bölümünde paslanmaz sacların geçmişten bu güne olan tarihsel gelişiminden bahsedilmiştir. Paslanmaz çeliklerin sınıflandırılması ve içerdikleri alaşım elementlerinin malzemenin özelliklerine etkisi de literatür çalışmalarında yer almaktadır. Tambur üretiminde ferritik paslanmaz çelik grubuna ait, soğuk haddelenmiş, 2B yüzey özelliklerine sahip AISI 430 kalite paslanmaz çelik ile çalışılmıştır. Farklı tedarikçilere ait saclar çatlama davranışı gösteren ve çatlama davranışı göstermeyen saclar olarak iki grupta incelenmiştir. İlk olarak çatlayan malzeme grubuna ait on farklı rulodan ve çatlama davranışı göstermeyen gruba ait on bir farklı rulodan alınan numunelerle çekme testleri yapılıp malzemelerin akma dayanımı, çekme dayanımı ve kopma uzaması değerleri elde edilmiştir. Elde edilen değerler Minitab programı kullanılarak regresyon metodu ile istatistik bir model üzerine oturtularak mekanik değerlerin çatlama davranışı üzerindeki etkisi incelenmiştir. Analiz sonucunda ilk olarak çatlayan tambur sacı üretme olasılığı akma dayanımı, çekme dayanımı ve kalıp farklılığı ile ilişkilendirilmiştir. Farklı tedarikçiler için çatlayan ve çatlamayan sacların akma dayanımı, çekme dayanımı ve kopma uzaması değerlerinin dağılımı hesaplanmış ve ortalama değerleri elde edilmiştir. Bu etkileşimler Minitab programında girdi olarak kullanılarak kontur grafikleri elde edilmiştir. Her tedarikçi için oluşturulan kontur grafikleri ile çatlama hasarı gözlemlenen ve gözlemlenmeyen sacların akma ve çekme dayanımları arasında ilişki kurularak limit değerleri belirlenmiştir. Elde edilen limit değerlerinin her tedarikçi için farklı olduğu ve B tedarikçisinde bu aralığın daha geniş olduğu gözlemlenmiştir. Proses denemeleri ile üretilen çevre saclarının perçin bölgelerinde çatlak sayıları hesaplanıp Minitab analizinde girdi olarak kullanılarak ortalama çatlak perçin bölgesi sayısı akma dayanımı, çekme dayanımı, kopma uzaması, sertlik ve kalıp farklılığı parametreleri ile ilişkilendirilmiştir ve çatlak oluşmayan değer aralıkları elde edilmiştir. Mekanik özelliklerin yanı sıra üretim prosesinden de gelen kalıp farklılığı da analiz edilmiş ve çatlama davranışı üzerindeki etkisi görülmüştür. Mekanik analizlerin devamında deformasyon özelliklerinin belirlenmesi için 0o, 45o ve 90o hadde yönü açılarına sahip numunelere kademeli çekme testi yapılarak dikey anizotropi katsayısı, düzlemsel anizotropi katsayısı ve deformasyon sertleşmesi üssü değerleri hesaplanmıştır. Elde edilen bu değerler iki grup arasında karşılaştırılarak farklılıkları tespit edilmiştir.Çalışmanın devamında çatlayan ve çatlamayan sacların mikroyapıları optik mikroskop ile farklı büyütmelerde incelenmiştir. Çatlayan ve çatlamayan sacların tane yapıları kıyaslanarak çatlama davranışı göstermeyen saclara ait tanelerin eş eksenli olduğu ve mikroyapıda daha homojen bir dağılıma sahip olduğu görülmüştür. Çatlama davranışı gösteren sacların mikroyapılarında deformasyon izleri ve çökelti fazları tespit edilmiştir. Tespit edilen bu çökelti fazları EDS analizi ile incelenerek bileşenleri belirlenmiş. Literatür çalışmaları ile kıyaslanarak çökelti fazlarının mekanik özellikleri olumsuz etkilediği ve çatlama davranışına sebep olabileceği öngörülmüştür.Tane boyutunun çatlama hasarına etkisinin incelenmesi amacı ile tane boyutu analizi yapılmıştır ve iki grup karşılaştırılarak tane boyutunun da çatlama davranışı üzerinde etkili bir değişken olduğu tespit edilmiştir. Tane boyutu küçüldükçe malzemenin şekillendirilebilirliğinin arttığı tespit edilmiştir.Çatlama davranışı gösteren ve göstermeyen sacların kırılma ve kayma yüzeyleri kesme yüzey analizi yapılarak incelenmiştir. Bu analizde malzemelerin 0o, 45o ve 90o hadde yönlerinde kesilip yüzeyleri mikroskop altında incelenmiştir. Farklı hadde yönü açılarına sahip çatlayan ve çatlamayan numunelerin ortalama kırılma yüzey oranları hesaplanmıştır. Numunelerin kendi içinde hadde yönleri arasında kırılma yüzey oranlarında belirgin bir farklılık gözlenmezken, iki grup kıyaslandığında ortalama kırılma yüzey oranının çatlayan saclarda daha yüksek olduğu tespit edilmiştir. Kırılma ve kayma yüzeyleri taramalı elektron mikroskobu ile farklı büyütmelerde incelenmiştir.Çatlama özelliği gösteren ve göstermeyen sacların şekillendirilebilirliklerini kıyaslamak amacı ile Erichsen çökertme deneyi yapılmış ve Erichsen derinlikleri ölçülmüştür. Çatlama davranışı gösteren sacların Erichsen derinliklerinin çatlama davranışı göstermeyen göstermeyen saclara kıyasla daha az olduğu tespit edilmiştir. Malzemenin sertliğinin şekillendirilebilirliğine etkisini incelemek için sertlik analizi yapılmıştır. İki grup kıyaslandığında çatlama davranışı gösteren sacların sertliğinin çatlama davranışı göstermeyenlere kıyasla daha düşük olduğu tespit edilmiştir. Today, the stainless steel applications have covered a vast variety of the industries with the development of the technology. Stainless steels have been videly used in many industries and industry branches due to their chemical properties, physical strength and surface quality. Stainless steel sheets are generally known by their good formability properties. They have high resistance to heat and corrosion and therefore they are used in points that will come into contact with water. Satinless steel is preferred in kitchen products and decoration products due to its shape feature. There are many types of stainless steel sheets which could also be divided into many classes. Stainless steel sheets are also a preferred material in washing machine drum production due to their good deep drawing and corrosion resistance.The drum is the most important part of the washing machine. The drum which is the part where the washing process takes place should not cause mechanical problems during the operation of the machine.In this study, the effect of microstructure and mechanical properties on the crack formation that occurs during the riveting process of the stainless steel drum shell sheet was investigated in detail. In the first part of the literature studies, the historical development of stainless sheets from past to present is mentioned. The classification of stainless steels and the effects of the alloy elements they contain on the properties of the material are also included in the literature studies. Cold rolled, 2B surface properties of AISI 430 grade belonging to ferritic stainless steel group have been worked in drum production. Sheets which were produced by different suppliers examined in two groups: Sheets with cracking behavior and sheets without cracking behavior.At first, tensile tests were performed with the samples taken from ten different coils of cracking behavior material group and eleven different coils of not showing cracking behavior group. Yield strength, tensile strength and elongation at fracture values of the materials were obtained. The obtained values were used as inputs of statistical model with the regression method using the Minitab program and the effect of mechanical values on the cracking behavior was examined. As a result of the analysis, the possibility of producing cracked drum sheet was first associated with yield strength, tensile strength and mold difference. For different suppliers, the yield strength, tensile strength and elongation at fracture values of the cracked and non-cracked sheets were calculated and their average values were obtained. Contour plot graphics are obtained by using these interactions as input in Minitab program. It has been observed that the limit values obtained are different for each supplier and this range is wider at supplier B. The number of cracks in the rivet regions of the drum sheel produced by the process trial was calculated and used as input in the Minitab analysis. The average number of the cracked rivet area is associated with the yield strength, tensile strength, elongation at fracture parameters, and non-cracked value ranges are obtained. In addition to mechanical properties, mold difference was also analyzed and mold effect on cracking behavior was observed. Many studies have been conducted to improve the formability of ferritic stainless steel through the application of several different methods. Accordingly, controlling possible crystallographic orientations enhances the formability. In order to determine the deformation properties in the continuation of the mechanical analysis, normal anisotropy coefficient, planar anisotropy coefficient and deformation hardening exponent values were calculated by performing tensile testing on samples with 0o, 45o and 90o to the rolling direction angles. These values were compared between two groups and their differences were determined. Lower values were obtained in the sheets that did not show cracking behavior in the normal anisotropy coefficient values. Higher value was obtained for the sheets showing cracking behavior. No significant difference was found in the cracking and non-cracking sheets in the planar anisotropy coefficient value. A linear relationship could not be established between cracking behavior and deformation hardening exponent values.The microstructures of the cracked and non-cracked sheets were examined with optical microscopes at different magnifications. By comparing the grain structures of the cracked and non-cracked sheets, the grains of the sheets that do not show cracking behavior were found to be isotropic and have a more homogeneous distribution in the microstructure. The recrystallized grain size and uniformity of the microstructure can be linked to the stored energy after cold rolling. The grain size depends on the nucleation and growth rate. The literature demonstrates that high stored energy increases the nucleation rate more than the growth rate. Deformation marks and precipitate phases were detected in the microstructures of the sheets showing cracking behavior. These precipitates were analyzed by EDS analysis and their components were determined. In the light of the literature studies, it is predicted that the precipitate phases negatively affect the mechanical properties and may cause the cracking behavior. Deformation marks and precipitates were detected in the microstructures of the sheets showing cracking behavior. These precipitates were analyzed by EDS and their composition was determined. By taking into account of the previous literature studies, it is predicted that, precipitates negatively affect the mechanical properties and may cause cracking behavior.Mechanical and chemical features of sheet metal materials such as yield strength, tensile strength, or microstructure are not alone sufficient to account for their formability. In order to analyze the effect of the grain size on the cracking damage, grain size analysis was performed. By comparing the two groups, it was determined that the grain size was also an effective variable on cracking behavior. It was determined that the formability of the material increases with the decrease of the grain size. The fracture surface and shear surface of the sheets with and without cracking behavior were analyzed by cutting surface analysis. In this analysis, the materials are cut in 0o, 45o and 90o to the rolling directions and their surfaces are examined under a stereo microscope. Average fracture surface ratios of cracked and non-cracked samples with different rolling direction were calculated. No significant difference was observed in the fracture surface ratios while appliying different rolling directions. When the two groups were compared, it was determined that the average fracture surface ratio was higher in cracked sheets. Fracture and shear surfaces were examined at different magnifications with scanning electron microscope.In order to compare the formability of sheets with and without cracking feature, Erichsen cupping test was performed and Erichsen depths were measured. It was determined that Erichsen depths of the sheets showing cracking behavior were less than those that did not show cracking behavior.Hardness analysis was conducted to examine the effect of the hardness of the material on the formability. When the two groups were compared, it was seen that the hardness of the sheets which showed cracking behavior was lower than those that did not show cracking behavior. 88

Sıcak haddelenmiş ve soğuk haddelenmiş ve HSLA çeliklerinin yeni nesil üyelerinden olan çift fazlı çelikler, üstün mekanik özellikleri, deformasyon sertleşmesi üstelleri, darbe emisyon kabiliyetleri, yorulma dayançları gibi özellikleri sayesinde özellikle otomotiv endüstrisinde yaygın kullanıma sahiptir. Mangan, krom ve silisyum alaşım ilaveleri ile üretilmekte olan bu çeliklerde, krom ve mangan seviyesi düşürülüp, sıcak haddeleme ve soğuk haddeleme sonrası tavlama işlemindeki proses parametreleri değiştirilmiş ve nihai özelliklere etkisi araştırılmıştır. Krom miktarı, mangan miktarı, ikmal sıcaklığı, sarılma sıcaklığı, tavlama sıcaklığı ve soğutma hızı olmak üzere toplam altı girdi faktöründe düşük ve yüksek seviyeler belirlenerek üretimler gerçekleştirilmiş ve nihai özellikler karşılaştırılmıştır. Çalışmada kullanılan iki ana grup çelik, %0,65 Cr-%1,75 Mn içeren DP600 ve %0,45 Cr, %1,40 Mn içeren DP600 olarak isimlendirilmiştir. Çalışmada soğuk haddeleme sonrası nihai kalınlığı 2 mm olan DP600 çelikler kullanılmıştır.Tasarlanan kimyasal kompozisyonlarda sıcaklığa bağlı olarak gerçekleşecek faz dönüşümleri ve oluşacak olası çökelti fazlar ThermoCalc yazılımı desteğiyle belirlenmiştir. Burada iki çelik için de krom ve mangan seviyelerindeki farklılığın sementit fazı sıcaklık aralığına ve miktarına etkisi ile demir mangan krom karbür çökeltisinin oluşum sıcaklıkları ve miktarına etkisi incelenmiştir. %0,65 Cr-%1,75 Mn içeren DP600 çelikte, %0,45 Cr, %1,40 Mn içeren DP600 çeliğe göre daha dar bir sementit aralığı, daha düşük bir sementit miktarı ve buna bağlı olarak daha erken oluşan demir mangan krom karbür çökelti fazı elde edilmiştir. Burada elde edilen bilgiler sıcak haddeleme proses parametrelerinin belirlenmesinde öncü olmuş ve östenitik tane inceltmeyi iyi şekilde yapabilmek için ikmal sıcaklığında 880 °C ve 910°C; demir mangan krom karbür çökelti fazından mukavemet kazandırmada yararlanabilmek için sarılma sıcaklığında 580°C ve 610°C sıcaklıklar ile çalışılmıştır.Krom ve mangan ilavelelerindeki farklılığın, soğutma koşullarına bağlı olarak dönüşüm sıcaklıklarına ve martenzitik dönüşüm koşullarına etkisi Jmat Pro yazılımı desteğiyle belirlenmiştir. Yazılım yardımıyla her iki çelik için de elde edilen CCT ve TTT diyagramlarından faydalanarak, sıcak haddeleme sonrası ferritik perlitik mikro yapı elde edileceği görülmüş, soğuk haddeleme sonrası tav işleminin östenit ferrit iki fazlı bölgede yapılabilmesi için tav sıcaklıkları 770 °C ve 790 °C olarak seçilmiş, soğutma hızları ferrit matrisin içerisinde martenzit adacıkları elde edebilmek için 8 °C/s ve 13 °C/s olarak belirlenmiştir.%0,65 Cr-%1,75 Mn içeren ve %0,45 Cr, %1,40 Mn içeren DP600 çeliklerde deneysel çalışmalar yazılım destekli çalışmalar ile birlikte mekanik test, darbe testi, metalografik incelemeler, mikro sertlik ölçümü, şekillendirme testleri ve istatistiksel modelleme çalışmaları ile desteklenmiştir.Mekanik test sonuçlarında, %0,65 Cr-%1,75 Mn içeren DP600 çelikte uygulanan daha yüksek soğutma hızına bağlı olarak elde edilen daha yüksek martenzit oranının etkisi görülmüş ve %0,45 Cr, %1,40 Mn içeren DP600 çeliğe göre ortalama 40 MPa daha yüksek mukavemet değerleri elde edilmiştir. Mukavemet kazandırma mekanizması iki çelik için de demir mangan krom karbür çökelti fazından faydalanma ve ferrit matris içerisine adacık şeklinde martenzit fazını dağıtma şeklindedir. Her iki çelikte de elde edilen mekanik özellikler DP600 kalite spesifikasyonlarına uygun gerçekleşmiştir.Darbe testleri, test için gereken minimum kalınlık 6 mm olduğundan yapılamamıştır. Literatür bilgileri, elde edilen mekanik test sonuçları ve benzer proseslerle üretilen DP600 çeliklere ait historik verilerden yola çıkarak iki çeliğe ait tokluk özelliklerinin DP600 kalite spesifikasyonlarına uygun olacağı öngörülmektedir.Metalografik incelemeler, optik mikroskop ve taramalı elektron mikroskobu ile gerçekleştirilmiştir. %0,65 Cr-%1,75 Mn içeren içeren çelikte uygulanan daha yüksek soğutma hızına bağlı olarak, %0,45 Cr, %1,40 Mn içeren çeliğe göre daha yüksek martenzit oranı elde edilmiştir. Mukavemet değerlerinde de bu martenzit oranı farklılığının etkisi görülmüştür. Taramalı elektron mikroskobunda martenzit fazlarının ferrit matris içerisinde dağılımı ve kademeli ara su verme işleminin etkisiyle elde edilen adacık formları incelenmiştir. Her iki çelikte de tavlama ve soğutma işlemlerinin uygun gerçekleştirildiği, dayanım süneklik dengesi için istenilen ideal mikro yapının elde edildiği görülmüştür.Şekillendirilebilirlik özelliklerinin kıyaslanması için her iki çeliğe ait şekillendirme sınır diyagramları çizilerek majör ve minör gerinimlere karşılık oluşturdukları gerilmeler incelenmiştir. İki çelikte de minör gerinim çizgileri daha geniş elde edilmiştir. Bu durum çift fazlı çeliklerde kademeli soğuk deformasyon kabiliyeti için istenilen bir durumdur ve endüstride iki veya üç aşamalı pres operasyonlarında bu özellikten faydalanılmaktadır. İki çelikte şekillendirme sınır diyagramlarında elde edilen güvenli bölgeler birbirine yakın elde edilmiş olup deformasyon sertleşmesi davranışlarının da benzer olduğu görülmüştür. Böylelikle, daha düşük krom ve mangan ilavesi ile DP600 kalite spesifikasyonlarında istenen mekanik özelliklerin sağlanabilir olduğunun yanı sıra, şekillendirilebilirlik yönünden de bir kayıp olmadığı ortaya koyulmuştur.Son olarak etkisi araştırılan tüm faktörlerin mukavemet değerlerine etkisini istatistiksel olarak modellemek amacıyla Minitab programından faydalanılmıştır. Çalışmada elde edilen verilen ve geçmişe dönük veriler birleştirilip genişletilen veri seti üzerinden regresyon analizi ve ANOVA analizi yapılmıştır. Mangan oranı, krom oranı, ikmal sıcaklığı, sarılma sıcaklığı, tav sıcaklığı ve soğutma hızı girdi faktörlerinin akma mukavemeti ve çekme mukavemeti üzerine etkisini gösteren % 90 üzeri R2 değerine sahip lineer regresyon eşitlikleri elde edilmiştir. Bu modelin kurulmasındaki amaç, girdi faktörlerine istek doğrultusunda atanan değerleri eşitlikte yerine koyarak, beklenen akma ve çekme mukavemeti değerlerini tahminleyebilmektir. ANOVA modülü ile de bu girdi faktörlerinin akma mukavemeti ve çekme mukavemeti üzerine etkisi grafiksel olarak ifade edilmiştir. Mangan oranı, krom oranı ve soğutma hızının mukavemet değerlerine etkisi doğru orantı ile, sarılma sıcaklığı ve tav sıcaklığının etkisi ise ters orantı ile ifade edilmiştir. Veri setindeki benzer ikmal sıcaklığı değerlerinin farklı mukavemet değerleri ile eşleşiyor olması, ana etki grafiklerinde ikmal sıcaklığı-mukavemet ilişkisinde düzensiz bir forma sebep olmuştur. Bu nedenle ikmal sıcaklığının akma mukavemeti ve çekme mukavemeti üzerine etkisi diğer parametrelerdeki gibi net olarak belirlenememiştir.Tüm çalışmalar ve elde edilen sonuçlar doğrultusunda krom ve mangan ilavesinin düşürülüp proses paramatrelerinde yapılacak değişiklikler ile DP600 kalite spesifikasyonlarının sağlanabileceği ve böylelikle aljay maliyeti ve operasyonel maliyette tasarruf sağlanabileceği görülmüştür. Aljay maliyeti tasarrufu krom ve mangan içeriğinin düşürülmesi ile, operasyonel maliyetteki tasarruf ise düşük tav sıcaklığı ve düşük soğuma hızı ile sağlanmaktadır. Hot rolled and cold rolled flat product dual phase (DP) steels, a member of new generation HSLA steels, are widely used in automotive industry due to their strength-ductility balance. Their mechanical properties are basically given by martensite phase and the formability is supported by ferrite matrix in microstructure. Decent work hardening behaviour, impact absorption ability and fatigue resistance derives from this ferrite-martensite phase duo. To obtain required final properties, these steels are produced by ferromanganese, ferrochromium and and ferrosilicon alloying additions. In this study, balancing the decreasing of chromium and manganese levels by modifying the process parameters in hot rolling and cold rolling is investigated. Low levels and high levels are determined for six input factors such as manganese content, chromium content, finishing delivery and coiling temperature in hot rolling, annealing temperature and cooling rate after cold rolling. Specimens divided into two main groups and named as %0,65 Cr, %1,70 Mn containing DP600 steel and ve %0,45 Cr, %1,40 Mn containing DP600 steel, respectively. Within this design of experiment, final properties comperatively investigated for both steels.ThermoCalc software has been used to determine the phase transformations and possible precipitation phases according to chemical composition differences. Effect of manganese and chromium level is seen on the cementite phase and Fe-Mn-Cr carbide precipitaion phase. %0,65 Cr, %1,70 Mn containing DP600 steel has shown narrower temperature range for cementite phase and led to use of more free carbon for Fe-Mn-Cr carbide precipitiaon phase. By this cementite region region difference, precipitation phase occured earlier in applied cooling conditions in %0,65 Cr, %1,70 Mn containing DP600 steel. Also, By means of these outputs, finishing delivery temperatures selected as 910 ° C and 880 ° C in hot rolling to stay in austenitic region after deformation. Also coiling temperatures selected as 610 ° C and 580 ° C to obtain precipitation hardening from Fe-Mn-Cr carbide phase.The effect of the difference in chromium and manganese content on the transformation temperatures and martensitic transformation conditions depending on the cooling conditions was determined with the support of Jmat Pro software, CCT and TTT diagrams obtained for both steels. With the assistance of diagrams, microstructure exceptation was determined as ferritic perlitic after hot rolling due to low cooling rate in run out table. Annealing temperatures after cold rolling were selected as 770 ° C and 790 ° C for elevating austenite ferrite two phase region, The cooling rates were determined as 8 ° C / s and 13 ° C / s to obtain martensite islets in the ferrite matrix and gain required strength.Experimental studies for %0,65 Cr, %1,70 Mn containing DP600 steel containing and %0,45 Cr, %1,40 Mn containing DP600 steel were supported with mechanical test,metallographic investigations, micro hardness measurement in cross section, forming tests and statistical modelling as well as with the software assisted studies such as ThermoCalc and Jmat Pro.Mechanical test results showed that higher martensite ratio effect due to higher cooling rate applied in %0,65 Cr, %1,70 Mn containing DP600 steel and average strength values were approximately 40 MPa higher than %0,45 Cr, %1,40 Mn containing DP600 steel. Strength gaining mechanism planned as benefit from iron manganese chromium carbide precipitation phase and distributing islet-shaped martensite into the ferrite matrix for both steels and the mechanical properties obtained were in accordance with DP600 quality specifications.Impact tests could not be performed on cold rolled and annealed products due to the minimum thickness required for the test. Based upon historical data, literature and toughness values of produced DP600 steels with similar processes, final toughness properties predicted equivalent and valid for DP600 steel specification limits for both steels, respectively.Metallographic examinations were performed by optical microscope and scanning electron microscope. %0,65 Cr, %1,70 Mn containing DP600 steel had a higher rate of martensite than %0,45 Cr, %1,40 Mn containing DP600 steel due to the higher cooling rate applied in quenching. Besides, higher strength values of %0,65 Cr, %1,70 Mn containing steel steel were related with the higher martesite ratio in microstructure. In the scanning electron microscopy, the distribution of the martensite phases in the ferrite matrix and the islet forms obtained by the effect of stepwise quenching process were examined. It was seen that annealing and cooling processes were carried out succesfully in both steels and the desired microstructure was obtained for strength ductility balance.In order to compare the formability properties, the forming limit diagrams of both steels were drawn and the stresses they generated as a function of major and minor strains were examined. In both steels minor strain lines were obtained wider. This is desirable for the gradual cold deformation capability of dual-phase steels and is used in industry for cold working such as pressing operations. The safety zones obtained in the forming limit diagrams of the two steels were close and the deformation hardening behavior was similar for both steels which derived from parallel true stress-true strain curves.Minitab statistical software was used to statistical modelling the effect of all factors investigated on the strength values. Regression and ANOVA analysis were performed on the data set obtained from trial productions for the study and combined with historical data. Linear regression equations with over 90% R2were obtained, which showed the effect of manganese ratio, chromium ratio, finishing delivery temperature, coiling temperature, annealing temperature and cooling rate input factors on yield strength and tensile strength. The aim of the modelling is to estimate the yield and tensile strength values without any production by modifying the input values. With ANOVA module, the effect of these input factors on yield strength and tensile strength were expressed graphically in main effect plots. Plots shown that manganese ratio, chromium ratio and cooling rate are directly proportional with the strength values and in contrast, coiling temperature and annealing temperature are inversely proportional.In conclusion, when all the results obtained from experimental studies taken into account, it is possible to explicate DP600 steel quality specifications procurable with modifying process parameters in hot rolling and cold rolling despite the lower alloyingratio. This could be considered as cost reduction opportunity in steelmaking process. Also, modified process parameters in hot and cold rolling designed for enabling operational cost reduction. Yet still, valid mechanical and microstructural properties acquired.Gainings of the study can be summarized as productivity improvement, cost reduction, operational convenience in both hot and cold rolling and nestability of heats for different steel grades. 100

Bu çalışmada, düşük karbonlu çelik malzeme yüzeyine WC, Cr3C2 ve FeCrC ilave edilen toz karışımları, tozaltı kaynak yöntemi kullanılarak alaşımlanmıştır. Tozaltı kaynak yöntemi ile gerçekleştirilen yüzey alaşım tabakalarında üç farklı akım şiddeti (275A, 300A ve 325A) kullanılmıştır. Kaynak yaptığımız malzemelerin kaynak bölgesinden kesitler alınarak kaplamanın sertlik, mikro yapı ve aşınma gibi özelliklerine bakılmıştır. Mikroyapı incelemelerinde optik mikroskop, elektron mikroskobu (SEM) ve enerji dispersive spektrograph (EDS) kullanılmıştır. Alaşımlanmış numune yüzeylerinden alınmış sertlik testleri sonucundaki sertlik değerleri ve aşınma kıyaslandığında sertliğin artmasıyla aşınma miktarının azaldığı sonucuna varılmıştır. In this study, powder mixtures with WC, Cr3C2 and FeCrC added to the surface of low carbon steel material were alloyed using submerged arc welding method. Three different current strengths (275A, 300A and 325A) were used in the surface alloy layers realized by submerged arc welding. Sections of the welded materials were taken from the welding zone and the properties of the coating such as hardness, microstructure and abrasion were examined. Optical microscopy, electron microscopy (SEM) and energy dispersive spectrograph (EDS) were used in microstructure studies. It was concluded that the hardness values of the alloyed sample surfaces and the abrasion amount decreased with increasing hardness. 91

Yüksek sıcaklık uygulamaları açısından büyük öneme sahip rekfrakter metallerin en önemli üyelerinden birtanesi molibdendir (Mo). Molibden, sahip olduğu yüksek ergime noktası, yüksek termal iletkenlik ve düşük termal genleşme katsayısı ile yüksek sıcaklık uygulamaları için talep edilen bir malzemedir. Bu özellikleri ile uzay, havacılık, savunma sanayi ve nükleer endüstri gibi kritik alanlarda kullanılabilme potansiyeline sahiptir. Ancak, sahip olduğu yüksek ergime sıcaklığına (2610 °C) göre saf molibdenin yeniden kristalleşme sıcaklığı (1000 °C) relatif olarak düşüktür. Bu nedenle 1000 °C'nin üzerindeki uygulamalarda molibden alaşımları tercih edilmektedir. En önemli molibden alaşımlarından birtanesi de Titanyum-Zirkonyum-Molibden (TZM)'dir. TZM içerisinde standartla belirlenmiş oranlarda ağırlıkça %0,40-0,55 titanyum, %0,06-0,12 zirkonyum, ve %0,010-0,040 karbon bulunmaktadır. Alaşımın üretimi esnasında içeriğinde bulunan ilave elementler tane sınırlarında ve tane içerisinde titanyum karbür (TiC) ve zirkonyum karbür (ZrC) olarak çökmektedir. Çökelen bu fazlar tane yapısının daha kararlı kalarak molibdenin yeniden kristalleşme sıcaklığının 1000 °C'den 1400 °C'ye yükselmesini sağlar. Yeniden kristalleşme sıcaklığının artırılmasının yanında daha yüksek çekme ve sürünme mukavemetleri elde edilir.Düşük yeniden kristalleşme sıcaklığı problemi TZM gibi alaşımlar kullanılarak çözülebilmektedir ancak kullanım alanları açısından stratejik öneme sahip molibden ve molibden esaslı alaşımların en önemli dezavantajı 650 °C'nin üzerinde oksidasyon dirençlerinin düşük olmasıdır. Bu sıcaklığın üzerinde oksitleyici bir atmosferde koruma olmadan kullanılmaları mümkün değildir. Molibden ve molibden esaslı alaşımların oksidasyonu üzerine uzun yıllardır yapılan çalışmalar alaşımlama ve kaplama olmak üzere iki çözüm üzerinde toplanmıştır. Literatürde yapılan çalışmalar incelendiğinde ilave edilen alaşım elementleri ile oksitleyici şartlarda oksidasyon direncini artıracak fazların oluşumu sağlanmış ya da malzemenin yüzeyinde oksidasyon direnci yüksek koruyucu bir kaplama ile bu malzemelerin yüksek sıcaklık performansı geliştirilmiştir. Tez çalışması kapsamında temel olarak belirlenen amaç ve hedefler TZM alaşımın yüksek sıcaklıkta oksidasyon performasının geliştirilmesine yöneliktir. Bu amaç ve hedefler doğrultusunda planlanan üretimler spark plazma sinterleme (SPS) sistemi kullanılarak gerçekleştirilmiştir. TZM ana yapısına başta bor karbür (B4C) olmak üzere silisyum (Si) ve alümina (Al2O3) ilaveleri yapılarak hazırlanan toz bileşimleri üç farklı tasarımla kalıplandıktan sonra sinterleme işlemi uygulanmıştır. Çalışmanın özgün yanını da oluşturan bu tasarımlar şu şekilde özetlenebilir:I.TZM tozu içerisinde değişen oranlarda B4C tozu dispersiye edildikten sonra sabit parametrelerde sinterleme işlemi uygulanmıştır. II.TZM tozları B4C tozları arasında kalıplanarak farklı basınç ve bekleme sürelerinde sinterlenmiştir.III.TZM tozları B4C-Si veya Al2O3-Si toz karışımları arasında kalıplanarak farklı sürelerde sinterlenmiştir.Her üç tasarımda da farklı türde numuneler elde edilmiştir. Birinci tasarımda elde edilen numunelerin matriksinde TiC ve ZrC'ye ilave olarak değişen miktarlarda Mo-B ve Mo-C esaslı bileşikler oluşmuştur. İkinci tasarımda TZM matriksinin yüzeyinde değişen kalınlık ve morfolojilerde Mo-B esaslı bir katman oluşmuştur. Üçüncü tasarımda ise TZM tozlarının alt ve üst kısımlarına yerleştirilen B4C-Si ve Al2O3-Si esaslı tozlar sinterleme sonrası yüzeyden ayrılmayarak seramik-metal-seramik yapısında sandviç tipi numuneler elde edilmiştir. Optimizasyon çalışmaları sonucu farklı kalıplama tasarımları ve parametrelerde üretilen numunelerin yoğunlaşma davranışları tozların sinterleme esnasında elde edilen çekilme eğrileri üzerinden belirlenmiş ve yoğunluk değerleri ölçülmüştür. Tasarıma göre numune matriksinde veya yüzeyinde oluşan yapıların faz analizleri gerçekleştirilmiştir. Sinterleme sonrası TZM alaşımının matriksinde veya yüzeyinde oluşan fazların mekanik özellikler üzerindeki etkilerinin incelenmesi için tasarıma bağlı olarak yüzeyden ya da kesitten Vickers sertlik ölçümleri yapılmıştır. Tüm elde edilen sonuçların mikroyapı ile ilişkilendirilebilmesi için sinterlenmiş kompozitlerin mikroyapı incelemeleri gerçekleştirilmiştir. Tez çalışmasının en önemli kısmı olan oksidasyon davranışının belirlenebilmesi için normal atmosferde farklı sıcaklıklarda oksidasyon testleri gerçekleştirilmiştir. İlave olarak potansiyel kullanım alanlarındaki şartları simüle etmek için de dinamik koşullar altında alev testleri uygulanmıştır. TZM alaşımının başta oksidasyon direnci olmak üzere kullanım esnasındaki performasının artırılması için numune üretimine yönelik üç farklı tasarım gerçekleştirilmiştir. Deneysel çalışmalara başlamadan önce olası reaksiyonlar ve ürünler termodinamiksel açıdan incelenmiştir. Numune üretimleri gerçekleştirildikten sonra tespit edilen fazlar termodinamiksel hesaplamalarla uyumluluk göstermiştir. Mekanik özellikler açısından incelendiğinde B4C, Si ve Al2O3 katkılarıyla üretilen kompozit numuneler monolitik TZM'ye göre daha yüksek sertlik değerine sahip olmuştur. Çalışmanın en önemli kısmını oluşturan oksidasyon testleri sonucuna göre üç farklı tasarım da oksidasyon direncini artıracak yönde katkı sağlamıştır. Dinamik alev testinin sonuçları da üretilen numunelerin kullanım koşullarına benzer şartlarda başarılı bir şekilde çalışabileceğini göstermiştir. Pure molybdenum (Mo) is one of the most important refractory metals, and it is demanded material for high temperature applications which are required high melting point, good thermal conductivity and low thermal expansion coefficient. Furnace and glass melting components, power semiconductor heat sinks, isothermal forging dies and x-ray targets are the main applications of Mo and Mo-based alloys. In addition, high temperature structural applications in military, aerospace and nuclear industries are the targeted usage areas for Mo-based alloys. Applications of pure Mo are generally limited due its relatively low recrystallization temperature compare to its melting temperature, high ductile-brittle transition temperature and poor mechanical properties at elevated temperature. Mo-based alloys are more suitable than pure Mo for high temperature applications above 1000 °C. Alloying is mostly preferred method for molybdenum to increase the performance during the application. Titanium-Zirconium-Molybdenum (TZM) is one of the most important Mo-based alloys which has a composition containing 0.40–0.55 wt% titanium, 0.06–0.12 wt% zirconium and 0.010–0.040 wt % carbon. The alloying elements in TZM form TiC and ZrC within the grains and at grain boundaries. Thus, they provide solution hardening and particle hardening, and stabilize the wrought grain structure to inhibit recrystallization. Homogeneously dispersed carbides stabilize dislocation array, and increase the thermal energy to cause recovery and recrystallization. While the temperature for 100% recrystallized structure (t = 1 h) is 1100 °C for pure Mo, it reaches to 1400 °C for TZM. Besides the recrystallization temperature higher creep and tensile strength are obtained by TZM at elevated temperature.The main limitation for Mo and Mo-based alloys is poor oxidation resistance above 650 °C. Generally they are exposed to high temperature and oxidizing atmosphere during the possible applications. There is no restriction to use in air or oxidizing atmosphere without any protection below 400 °C. However, mass gain rapidly increases between 400 and 650 °C due to formation of oxidation products such as MoO2 and other oxides (MoOZ), where 2 ≤ z < 3. Formation and rapid vaporization of MoO3 result in heavy mass loss and increase in oxidation rates above 650 °C. Dramatic mass loss will cause catastrophic failure of the structure irreversibly.Oxidation of molybdenum and molybdenum based alloys have been investigated for many years. There are many studies and protection methods tried to protect molybdenum against to oxidation. It is clear that Mo is not suitable to be used in practical applications without protection system in oxidizing atmosphere at elevated temperature. The protection systems applied to Mo and Mo-based alloys can be considered as two groups, mainly alloying and coating. Alloying could provide a formation of protective layer on the surface of base metal during oxidizing conditions. In addition to alloying, studies about protective coatings over TZM mainly focused on the methods such as pack cementation, halide activated pack cementation, chemical vapor deposition, physical vapor deposition, thermal plasma spray coating, vacuum plasma coating, laser surface alloying etc.Production methods for TZM alloy are also restricted due to oxidation problem and high melting point. There are two main methods to produce TZM alloy generally used in the literature. They are vacuum arc remelting (VAR) and powder metallurgy including hot press and hot isostatic press. The common side of these methods is that they are under vacuum or inert gas atmosphere. Desired properties could not be achieved by VAR method in single step due to the formation of segregation. Stirring is not possible during VAR process, so segregation of alloying elements (Ti, Zr and C) is inevitable. Therefore, it is required to crush and re-melt the alloy several times which bring time and energy consuming processes to TZM alloy production. Furthermore, to give the TZM alloy a final shape as a product hot forging or extrusion is needed after VAR process. Grain coarsening is also another drawback for this technique.In this study, spark plasma sintering (SPS) is used as production method. SPS has been utilized both to overcome the difficulties faced in VAR. SPS has been used as a sintering method to densify TZM alloys at relatively lower temperatures for shorter holding times compared to the conventional ones. A pulsed direct current passes through the graphite punch rods and dies simultaneously with a uniaxial pressure to sinter powders or pre-mixed powders in SPS sintering. During the process grain coarsening can be suppressed by rapid heating and the densification of the powders are accelerated at higher temperatures. The process is also occurred under vacuum atmosphere. The main goal of this study is improve the high temperature performance and mechanical properties of TZM alloy. Experimental studies regarding the aim and targets of the thesis are performed by using SPS method. The powder compositions prepared by mainly boron carbide (B4C), silicon (Si) and alumina (Al2O3) additions to premixed TZM powder were molded with three different designs and then sintered. These molding designs, which also constitute the original aspect of the study, can be summarized as follows:I.Varying amount of B4C powders were dispersed into TZM powder, than sintering was occurred with constant pressure (40 MPa) and holding time (5 min). II.TZM powder was molded between B4C powders. Both sintering and boriding process were performed in a single step at constant temperature of 1420 °C in various pressures (40–60 MPa) and holding times (5–15 min) under vacuum.III.TZM powder was molded between B4C-Si or Al2O3-Si powder mixture with various holding times (5-10 min) and constant pressure (40 MPa)Process was performed by spark plasma sintering equipment (SPS-7.40 MK-VII, SPS Syntex Inc). Direct current (12 ms/on, 2 ms/off) was applied during the entire SPS process under vacuum. Temperature was measured by an optical pyrometer (Chino, IR-AH) focused on the surface of the graphite die. Although the sample is exposed to higher temperature, it is not known exactly. The sintering process was controlled by monitoring the shrinkage behavior of the powders rather than the temperature measured by pyrometer.Different types of samples were obtained in all three designs. In the first design, Mo-B and Mo-C based compounds were obtained in the matrix of TZM in addition to TiC and ZrC. Amount of additional phases formed in the matrix changed by amount of B4C addition. In the second design, a Mo-B based layer was formed on the surface of the TZM matrix with varying thicknesses and morphologies. In the third design, B4C-Si and Al2O3-Si powders placed on the top and bottom of TZM powders were not separated from the surface after sintering and sandwich-type samples were obtained in ceramic-metal-ceramic structure.As a result of the optimization studies, the densification behavior of the samples produced in different molding designs and parameters were determined on the withdrawal curves obtained during sintering of the powders. Bulk density of the specimens was determined by Archimedes' method. Phase analyzes of the stuructures formed on the surface or in the matrix of the samples were identified by X-ray diffractometry (XRD; MiniFlex, Rigaku Corp.) in the 2θ range of 10–90° with Cu-Kα radiation (λ=1.54 Å). Vickers hardness measurements were performed from surface or cross section depending on the design in order to investigate the effect of phases formed on the surface orin the matrix of TZM alloy after sintering. Microstructural characterization of the sintered composites were conducted with scanning electron microscopy (FESEM; JSM 7000F, JEOL Ltd.). Energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS; Oxford INCA) was also used to investigate the composition of phases formed after sintering process. In order to determine oxidation behavior which is the most important part of the thesis, oxidation tests were carried out at different temperatures (600-1000 °C) in air atmosphere. Prepared samples were placed into alumina crucible and put in a laboratory muffle furnace after the surface areas were measured to calculate mass change in mg/cm2. In addition, flame tests under dynamic conditions have been performed to simulate the conditions in potential uses.Aa a conclusion, three different designs for sample production have been studied in order to increase the performance of TZM alloy especially during the use of oxidation resistance. Before starting the experimental studies, possible reactions and products were calculated thermodynamically by FactSage© software. After the sample productions, the phases determined by the phase analyzes were consistent with the thermodynamic data calculated before experimental studies. When examined in terms of mechanical properties, composite samples produced with B4C, Si and Al2O3 additives had higher hardness values than monolithic TZM. According to the results of the oxidation tests which constitute the most important part of the study, all three designs contributed to increase the oxidation resistance. The results of the dynamic flame test also showed that the samples produced could operate under conditions of similar difficulty in practice. 122

Metal borürler sahip olduğu yüksek ergime sıcaklığı, yüksek sertliği, yüksek korozyon ve aşınma dayanımı, iyi kimyasal kararlılık, elektriksel ve termal iletkenliği gibi özellikleri nedeniyle kesici uçlardan, aşındırıcılara, katalizörlerden, kaynak dolgusuna ve sert kaplamalara kadar birçok alanda kullanılmaktadır. Metal borürlerin üretiminde çok farklı yöntemler kullanılabilmesine rağmen endüstrinin ihtiyacına cevap verebilen yüksek saflıkta ve kitlesel üretime izin veren metal borür üretim yöntemleri sınırlıdır. Metal borür üretimi; elementel fazlardan direkt olarak, karbotermik, metalotermik redüksiyon ile oksitli bileşiklerden, gaz fazından hidrojen ile redüklenerek ve ergimiş tuzlar kullanılarak elektrokimyasal olarak yapılabilmektedir. Metal borürlerin üretiminde öne çıkan yaygın yöntem karbotermik ve metalo-termik teknikleri içine alan pirometalurjidir. Pirometalurjik borür üretim yöntemlerinin en büyük dezavantajı yüksek saflıkta, homojen metal borür eldesinin zorluğu ve yüksek sera gazı emisyonudur.Günümüzde çevresel, kontrollü ve daha verimli üretim teknolojilerine geçiş her alanda büyük bir hızla devam etmektedir. Özellikle son yıllarda pirometalurjik üretim yöntemleri üzerindeki sera gazı emisyon baskısının da etkisiyle yüksek sıcaklık metal ve bileşiklerinin üretiminde elektrokimyasal üretim teknikleri öne çıkmaya başlamış ve metal, alaşım üretimleri üzerine yoğun çalışmalar yapılmaktadır. Ergimiş tırtuz elektrolizi (ETE) ile borür sentezi elektrolit bileşeni, sıcaklık, akım yoğunluğu parametreleri değiştirilerek istenilen stokiometri ve formda yapılabilmektedir. Bu tez çalışmasında, çevresel olarak hiçbir zehirli gaz salınımı olmayan ve kararlı oksit esaslı elektrolitlerle nispeten kısa sürelerde, endüstriyel olarak talep edilen kompozisyonlarda geçiş grubu metal borürlerinin (TiB2, Ni3B) elektrokimyasal üretimine yönelik bir proses geliştirilmesi amaçlanmıştır.Oksit esaslı başlangıç malzemelerden oksit esaslı elektrolit kullanımı ile elektrokimyasal olarak borür sentezinde ilk olarak boraksın ana bileşenlerinden sodyumun rolünün belirlenmesi amacıyla; borür yapmayan antimonun, Sb2S3'den boraks elektrolit içerisindeki redüksiyonu gerçekleştirilmiştir. Elektrolit içindeki sodyumun elektrokimyasal redüksiyonu ve metalotermik redüksiyon etkisi metalik antimon ve elektrolit ile arasındaki yoğunluk farkı sayesinde ayrıştırılan NaSbS2 fazının eldesiyle ortaya konmuştur. Katodik akım veriminin incelenmesine yönelik sabit 800 °C sıcaklıkta ve 10 dk'lık sabit deney sürelerinde gerçekleştirilen deneylerde uygulanan akım yoğunluğu ile katodik akım veriminin 600 mA/cm2 akım yoğunluğuna kadar düşük miktarlarda olsa da arttığı, 600 mA/cm2'de % 62 ile en yüksek değere ulaştıktan sonra 800 mA/cm2'de hemen hemen değişmediği görülmüştür. Elektrolitten metal kazanım verimlerindeki değişimin gözlenmesi amacıyla en yüksek akım veriminin elde edildiği 600 mA/cm2 akım yoğunluğunda, 800 °C deney sıcaklığında 10-40 dk elektroliz sürelerinde deneyler sonucunda 40 dk sonunda antimon kazanım verimin % 99'a ulaştığı tespit edilmiştir.Nikel borür endüstride özellikle katalizör, kaynak alaşımı ve deoksidan olarak kullanılan önemli bir metal borürdür. Ni-Ni3B ötektik alaşım yaparak 1087 ºC ergime sıcaklığına kadar inmektedir. Ni3B üretiminde NiO'nun redüksiyon davranışı CaCl2 elektroliti içerisinde 1200 °C sıcaklıkta CV kullanılarak belirlenmiştir. Redüksiyonun tek adımda -0,20 V'da gerçekleştiği görülmüştür. Aynı zamanda bor sağlayıcısı görevi gören boraksın da CaCl2 içerisinde CV analizleri yapılmış ve boraksın redüksiyonun -0,5 V'da başlayan ve -1,2'de sonlanan geniş bir pik vererek gerçekleştiği görülmüştür. Ni2++ 2e- Ni0 E˚= -0,20 VTeorik incelemeler ve CV sonuçları ile nikel oksitten başlanarak boraks elektrolit içerisinde gerçekleştirilen Ni3B üretiminde Ni ve B'un eş zamanlı gerçekleşen metalotermik ve elektrokimyasal reaksiyonlar sonucu redüklendiği, öncelikli olarak nikelin oluştuğu nikel oksit ile temas halinde elde edilen metalik nikel ile ortaya konulmuştur. Redüklenen nikelin borlanması sonucu oluşan Ni3B intermetaliği ve ardından metalik nikel ile birleşerek Ni-Ni3B oluşmaktadır. Elektrokimyasal ve metalotermik redüksiyon ile eş zamanlı olarak sentezlenen bor, Ni-Ni3B alaşımı içindeki nikeli borlayarak Ni3B intermetaliğine çevirmektedir.Ni3B üretimine akım yoğunluğunun (100-400 mA.cm-2), Ni/B oranın (0,5-2) ve sürenin (15-60 dk) etkisi incelenmiştir. Ağırlıkça 0,5 Ni:B oranın, 30 dk deney süresi ve 400 mA.cm-2 akım yoğunluğu şartlarında % 100 Ni3B intermetaliğinin üretiminin mümkün olduğu görülmüştür. Düşük akım yoğunluğu ve kısa deney sürelerinde Ni-Ni3B alaşımları elde edilirken artan akım yoğunluğuna ve süreye bağlı olarak Ni-Ni3B alaşımında Ni3B oranının arttığı tespit edilmiştir. Başlangıçtaki Ni/B (0,5-2) oranına bağlı artan nikel oranı ile elde edilen Ni-Ni3B alaşımındaki Ni miktarının arttığı görülmüştür. Ni/B oranı 0,5, 200 mA/cm2 akım yoğunluğunda, 1200 °C çalışma sıcaklığında, 60 dakika çalışma süresinde Ni3B intermetaliğine ulaşılmıştır. Deney süresine bağlı hücre potansiyelinde kayda değer bir potansiyel değişimi görülmemiştir. Sahip olduğu yüksek ergime noktası, yüksek sertlik, yüksek aşınma ve korozyon direnci, kimyasal kararlılığı, elektrik iletkenliği, hidroklorik ve hidroflorik gibi asitlere ve ergimiş metallere karşı dayanıklılığı gibi önemli özellikleri nedeniyle TiB2 metal borürlerin en önemlilerindendir. Boraks elektrolit içerisinde yapılan TiB2 üretim çalışmalarında titanyum kaynağı olarak TiO2 kullanılmıştır. İlk olarak elektrolit bileşiminde B/Ti oranı ile Na oranının TiB2 partikülleri ve patikül temizliği üzerine etkisi incelenmiştir. B/Ti oranının artışı, Na oranının artışı ve azalışı ile TiB2 partikül kalınlıklarının arttığı belirlenmiştir. B/Ti oranının artışı ve Na oranının azalışı ile TiB2 patikül temizliğinin zorlaştığı, oksitli kalıntı fazların uzaklaştırılamadığı gözlenmiştir. Elektrolit bileşim deneylerinde optimum sonuçlar elde edilen elektrolit bileşiminde (mol%45 Na2B4O7 + mol%18TiO2 + mol%37NaOH) sabit deney süresinde (20 dk.), TiB2 oluşumuna akım yoğunluğu (100-1000 mA/cm2) ve sıcaklığın (800-1200 ºC) etkisi incelenmiştir.Titanyum ile borun elektrokimyasal redüksiyonu da nikel oksitte olduğu gibi 900 °C sıcaklıkta CaCl2 içerisinde CV ile incelenmiş ve TiO2'in iki adımda redüklendiği belirlenmiştir. Ti4++ e- Ti3+ E˚= -0,45 VTi3++ 3e- Ti0 E˚= -0,8 VXRD ve SEM incelemelerinde çalışılan bütün akım yoğunluklarında TiB2 yapısının elde edildiği belirlenmiştir. Elektron mikroskobu incelemeleri akım yoğunluğunun üretilen TiB2 tanelerinin boyutu üzerinde büyük bir etkisinin olmadığını göstermiştir.Sıcaklığın TiB2 üretimine etkisinin ortaya konulması için yapılan deneylerde 800-1200 ºC sıcaklık aralığında TiB2 sentezi gerçekleştirilmiştir. Hücre potansiyeli 900-1200 ºC arasındaki sıcaklıklarda büyük bir değişiklik göstermeyerek 1,05-1,30 V aralığında değişirken, 800 ºC'da büyük bir artışla 1,80 V'a çıkmıştır. 1000 ºC üzerindeki deneylerde katot titanyum plakanın elektrolit yüzeyinde korozyonu gözlenmiştir. Elektrokimyasal ölçümler ve XRD ve SEM incelemeleri tek fazlı TiB2 oluşumunun, Ni3B üretiminde olduğu gibi Ni2+ ve B3+'nın sıra ile redüksiyonu ile değil de katot yüzeyinde Ti4+ ve B3+'nın ortak redüksiyonu sonucunda gerçekleştiğini göstermiştir.Bu tez kapsamında geliştirilen yöntem, ucuz kimyasallardan faydalanması sebebiyle düşük maliyet ile oldukça hızlı metal borür üretimine olanak sağladığı için çevresel, düşük maliyetli ve yüksek miktarlarda üretime uygun bir metal borür üretim tekniğidir. Bu özellikleri sayesinde endüstrinin ihtiyaçlarını karşılayabilecek, savunma sanayinde ihtiyaç duyulan metal borürlerin milli imkanlarla yerli hammadde ile üretilebilmesine imkan sağlayacak ve son olarak dünyanın bor rezervinin büyük bir kısmına sahip ülkemizin ileri teknoloji metal borürlerin üretiminde öne geçmesini sağlayarak daha yüksek katma değerli ürünleri ihraç eden bir ülke haline gelmesinde önemli bir basamak olacaktır. Although Turkey is one of the countries with the largest boron reserves in the world, it has not yet reached the place where it should be in the development of boron products and boron-based processes. With the driving force of using our natural resources in effective and high value added products, the studies on boron compounds and production processes have gained momentum in recent years and especially on diffusion based boronization, worldwide processes have been developed.Boron minerals are used directly in the industry as ore or as compounds such as boron oxide (B2O3), boric acid (H3BO3) or anhydrous borax (Na2B4O7). Boron compounds are mainly used in cleaning materials, agricultural fertilizer production, ceramic materials, glass, metallurgy, wood industry and nuclear industries. For more efficient use of the country's resources, the development of processes for the production of high-value-added boron-based materials and products are needed, rather than use of boron as an additives to products in the traditional industry. In such manners, production of mettal borides can be an initial step for high-tech products. Metal borides are being used in industry for variety of applications like cutting tools, abrasives, catalysts, solder alloys and hard coatings due to their distinguishing properties like high melting point, high hardness, high corrosion and abrasion resistance, good chemical stability. Although many different methods can be used in the production of metal borides, metal boride production methods that allow for high purity and mass production which can meet the needs of the industry are limited. Metal boride production can be made by; directly from elemental phases, carbothermic, metallothermic reduction from oxides, hydrogen reduction form gas phase and electrochemical reduction in molten salts.The most prominent method in the production of metal borides is pyrometallurgy involving carbothermic and metallothermic techniques. The main disadvantage of pyrometallurgical boride production methods is the difficulty of obtaining high purity, homogeneous metal borides and high greenhouse gas emissions.Nowadays, the transition to environmental, controlled and more efficient production technologies continues at a rapid pace in every field. In recent years, electrochemical production techniques have started to come into prominence in the production of high temperature metals and compounds with the effect of greenhouse gas emission pressure on pyrometallurgical production methods and intensive studies are being done on metal and alloy production. Boride synthesis can be done by molten salt electrolysis in desired stoichiometry and form by changing the electrolyte composition, temperature and current density parameters.In this thesis, it is aimed to develop a process for the electrochemical production of transition group metal borides (TiB2, Ni3B) in industrially demanded compositions at relatively short periods of time with stable oxide based electrolytes with no environmentally toxic gas release.During the electrochemically boride synthesis by using borax electrolyte, which is one of the oxide based starting materials, in order to determine the role of sodium, which is a main component of borax, reduction of antimony, an element that is not forming boride, experiments from Sb2S3 in borax electrolyte was realized. The electrochemical reduction of the sodium in the electrolyte and the effect of metallothermic reduction is proven by the production of NaSbS2 phase, which is separated by the difference in density between the metallic antimony and the electrolyte. To inspect the cathodic current efficiency, experiments are done at constant 800 °C temperature and 10 min constant time. It has been observed that the cathodic current efficiency increased up to 600 mA /cm2 current density and reached to 62%. There was no any significant increase at cathodic current efficiency when current density was increased to 800 mA /cm2.In order to observe the change in metal recovery efficiencies from electrolyte, experiments are done at 600 mA/cm2 and 800 °C where the highest current efficiency is observed, 10 to 40 min. It was determined that antimony recovery efficiency reached 99% at the end of 40 min.Nickel boride is an important metal boride used in industry especially as catalyst, welding alloy and deoxidant. Ni-Ni3B eutectic alloy goes down to the melting temperature of 1087 ° C. Reduction behavior of NiO in Ni3B production was determined by using CV at 1200 ° C in CaCl2 electrolyte. Reduction was observed at -0.20 V in one step. CV analysis was performed in CaCl2 with borax which was also a boron provider and it was observed that the reduction of borax was realized by giving a wide peak starting at -0.5 V and ending at -1.2V.Ni2++ 2e- Ni0 E˚= -0,20 VIn theoretical studies and CV results, starting from nickel oxide, it is proven that the production of Ni3B in borax electrolyte occurs by the simultaneous metallothermic and electrochemical reactions of Ni and B reduction. Primarily nickel is formed in contact with the nickel oxide has been revealed in SEM inspection. Ni3B intermetallic, which is formed as a result of boronization of reduced nickel and then combines with metallic nickel to form Ni-Ni3B alloy. Boron reduced simultaneously with electrochemical and metallothermic reduction converts nickel in Ni-Ni3B alloy to Ni3B intermetallic. Homegenous bulk Ni3B is obtained in longer and higher curent density experiments.The effect of current density (100-400 mA.cm-2), Ni / B ratio (0.5-2) and time (15-60 min) on Ni3B production were investigated. It was found that it is possible to produce 100% Ni3B intermetallic under conditions of 0.5 Ni: B by weight, 30 min test time and current density of 400 mA.cm-2. While Ni-Ni3B alloys were produced at low current density and short test times, it was found that Ni3B ratio increased in Ni-Ni3B alloy due to increasing current density and time.It was observed that the amount of Ni in the Ni-Ni3B alloy increases with the nickel ratio in the initial Ni / B (0.5-2) ratio increased. The Ni3B intermetallic was reached at a current density of 0.5, 200 mA /cm2, at an operating temperature of 1200 ° C, and at a run time of 60 minutes. No significant potential change was observed in the cell potential at the duration of the experiment.TiB2 is one of the most important metal borides due to its high melting point, high hardness, high abrasion and corrosion resistance, chemical stability, electrical conductivity, resistance to molten metals and to acids such as hydrochloric and hydrofluoric. TiO2 was used as the source of titanium in the production of TiB2 in borax electrolyte. Firstly, the effect of B / Ti ratio and Na ratio on TiB2 particles and particle cleaning in the electrolyte composition was investigated. It was determined that TiB2 particle thicknesses increased with increasing B / Ti ratio, increasing and decreasing Na ratio. It was observed that the cleaning of TiB2 particles became more difficult with increasing B / Ti ratio and decreasing Na ratio, oxide residual coming from electrolyte could not be removed. In the experiments optimum results were obtained in electrolyte with mol 45% Na2B4O7 + mol 18% TiO2 + mol 37% NaOH composition, in constant test time (20 min.). The effect of current density (100-1000 mA / cm2) and temperature (800-1200 °C) on the formation of TiB2 was investigated in the constant electrolyte composition (mol 45% Na2B4O7 + mol 18% TiO2 + mol 37% NaOH) and time (20 min.).Electrochemical reduction of titanium and boron was investigated by CV in CaCl2 at 900 ° C, as in nickel oxide, and it was found TiO2 to be reduced in two steps.Ti4++ e- Ti3+ E˚= -0,45 VTi3++ 3e- Ti0 E˚= -0,8 VIt was determined that TiB2 was obtained in all current densities studied in XRD and SEM investigations. Electron microscopy studies showed that the current density had no significant effect on the size of the TiB2 particles produced.In the experiments carried out to determine the effect of temperature on TiB2 production, TiB2 synthesis was performed in the temperature range of 800-1200 °C. The cell potential did not vary significantly in temperatures between 900-1200 °C, it was in the range of 1.05-1.30 V, but increased to 1.80 V at 800 ° C. Corrosion on the electrolyte surface of the cathode titanium plate was observed in experiments above 1000 °C. Electrochemical measurements and XRD and SEM investigations have shown that single-phase TiB2 formation occurs as a result of the co-reduction of Ti4+ and B3+ at the cathode surface, rather than the reduction of Ni2+ and B3 + in sequence, as in Ni3B production.With the method developed within the scope of this thesis, environmental and low-cost, high volume boride production technique, which enables the production of metal borides at low cost by using cheap chemicals, meets the needs of the industry for production of high technology ceramics and defense industry. It is no doubt that it will be an important step in becoming a country that exports higher value added products. 118

Alüminyum alaşımları son dönemde geleneksel malzemelere kıyasla iyi seviyedeki kimyasal ve fiziksel özelliklerinden dolayı ön plana çıkmaktadır. Endüstriyel alanda çelikten sonra en çok kullanılan metallerin başında gelmektedir. Özellikle yüksek mukavemet ve tokluk ile birlikte ağırlık kazancından dolayı havacılık ve otomotiv sektörlerinde geniş bir kullanım alanına sahiptir. Alüminyum ve alüminyum alaşımları çeşitli bileşimler ile kompozit üretiminde çok yönlü bir yapıya sahiptir. Bu nedenle alüminyum matris kompozitlerin endüstriyel sektördeki çalışmaları artmaktadır. Alüminyum matris kompozitleri alüminyum alaşımının kullanım alanına bağlı olarak istenilen ölçüde mekanik özellikleri göstermediği durumlarda çeşitli katkı malzemeleri ve üretim yöntemleri ile üretilebilmektedir. 7075 alüminyum alaşımı yüksek mukavemet ve korozyon direncine sahip olmasına karşın özellikle savunma sanayi, otomotiv ve havacılık sektörlerinde istenilen aşınma direnci ve sertlik değerlerini her zaman karşılayamamaktadır. Alüminyum matris kompozitlerde kullanılan oksit, karbür, nitrür ve intermetalik yapılı katkı malzemeleri aşınma davranışı ve sertlik gibi mekanik özellikleri geliştirmek maksadıyla kullanılmaktadır. Bu kompozitlerde; porlu yapı, katkı maddelerinin iyi tutunamaması veya dağılımlarının homojen olmaması temel sorunlar arasındadır. Son yıllarda yapılan çalışmalarda, ilave edilen malzeme ve üretim yöntemlerinin çeşitliliği ile verimi arttırmaya yoğunlaşılmıştır.Sıcak presleme tekniği ile düşük sıcaklıklarda ve kısa sürelerde yüksek yoğunluklu malzeme üretimi gerçekleştirilirken, aynı zamanda presleme ile sinterleme işlemlerinin tek seferde gerçekleştirilmesiyle düşük maliyetli bir kompozit üretim teknikğidir. Alüminyum alaşımlarından farklı olarak çeşitli metallerin ve bu metallerin alaşımlarının üretilmesine olanak sağlamaktadır. Özellikle sıvı hal ile üretilemeyen ve sinterleme sıcaklığı düşük olan parçalar için sıcak presleme yöntemi öne çıkmaktadır. Kompozit üretiminde yaygın bir şekilde kullanılan karıştırmalı döküm yönteminin aksine bu yöntemle yüksek yoğunluklu bir yapı elde edilebilmektedir. Alüminyum-bakır (Al2Cu) intermetaliği yüksek mekanik özelliklerinin yanında düşük yoğunluğa sahip olması nedeniyle kompozit üretiminde önemli katkı malzemelerinden birisidir. Aynı zamanda hegzagonal bor nitrür (h-BN) yüksek yağlağıcılık özelliği ve düşük yoğunluğu ile son dönemlerde kompozitlerde kullanılan katkı malzemelerdendir. Bu çalışmada sıcak presleme yöntemi ile saf alüminyum, alüminyum 7075 ve alüminyum silisyum (AlSi12) alaşımlarına Al2Cu ve h-BN katkıları ilave edilmiş ve üretilen kompozitlerin aşınma ve sertlik özelliklerinin geliştirilmesi hedeflenmiştir. Sıcak presleme işlemi sonrasında elde edilen kompozitlerin ısıl işlem öncesi ve sonrası aşınma davranışları ve sertlik değerleri karşılaştırılarak incelenmiştir. Isıl işlem prosesi olarak T6 yöntemi kompozitlere uygulanmıştır.Alüminyum matrisli kompozitlerin, X-ışını dikraksiyonu analizleri, kesit incelemeleri ve sertlik ölçümleri yapılarak karakterize edilmiş, ardından numunelere aşınma deneyleri gerçekleştirilmiştir. Aynı zamanda numunelerin teorik ve gerçek yoğunlukları hesaplanmıştır. Yoğunluk hesaplamaları sonucunda kompozitlerin katkısız alüminyum ve alüminyum alaşımlarına nazaran yoğunluklarının daha yüksek olduğu görülmüştür. Deney sonuçları değerlendirildiğinde, genel olarak sıcak presleme yöntemi ile üretilen kompozitlerin içerisinde bulunan katkılar homojen bir dağılım göstermişlerdir. Al2Cu intermetaliği, saf aluminyum, aluminyum-silisyum ve 7075 alaşımlarının sertlik ve aşınma davranışlarını olumlu yönde etkilediği gözlemlenmiştir. Hegzagonal bor nitrür (h-BN) katıkı malzemesinin aşınma testi sırasında sürtünme katsayısını düşüreceği öngörülmesine rağmen Al2Cu intermetaliği bulunan numuneye h-BN ilavesi gerçekleştirildiğinde sürtünme katsayısının arttığı gözlemlenmiştir. Yapılan çalışmalara ek olarak en iyi sonuç veren numuneler mikro-ark oksidasyon (MAO) yöntemi ile kaplanmıştır. Kaplanan numunelerin aşınma davranışları incelenmiş, kaplamaların sertlikleri ölçülmüş ve yüzey ile kesit SEM analizleri gerçekleştirilmiştir. Aluminum and its alloys have gained significant importance in last decades with their good chemical and physical properties instead of traditional metallic materials. Aluminum is one of the most abundant elements in the earth's crust. Therefore, it is one of the most used metals after steel in the industrial applications such as automotive, aerospace, telecommunication, marine etc. However, the low hardness, low wear resistance and high friction coefficient of aluminum and its alloys have a possibility to shorten the service life of aluminum alloys and restrict their usage. Aluminum alloys are generally alloyed with elements such as copper, magnesium, zinc, silicon, manganese, and lithium. Also, chromium, titanium, zirconium, lead, bismuth, and nickel can be added as minor elements in aluminum alloys. Aluminum alloys are divided into two main groups; forging alloys and casting alloys. Many alloys are treated by heat treatment for further improvement in their mechanical properties. These processes include solution heat treatment, quenching, and precipitation, or aging. Some of both cast and forged alloys are described as heat treatable.Although composite materials are as old as human civilization, they became widespread after the Second World War. A composite material is a material produced by the physical combination of monolithic compounds and having unique properties compared to their monolithic forms. Nowadays, with developing new technologies, conventional materials fall behind the requirements. Therefore, the most prominent features of composite materials compared to conventional materials are lightness, high hardness, abrasion resistance, and durability. The aim of this study is to improve the mechanical properties of the composite structures with production methods and reinforcements.In aluminum matrix composite materials, various reinforcements can be used. Ceramics, oxides, intermetallic materials, nitrates and many other structures are used as reinforcements in the production of aluminum matrix composites. Low-weight metals, such as aluminum, magnesium, and titanium, are among the most popular metals chosen as matrix materials. Aluminum is one of the most effective matrix materials and low weight is an important criterion especially in the aerospace and automotive industry. Enhanced mechanical properties of composites by using inexpensive additives have been more and more attractive due to economical issues. Al2O3, SiC, B4C, AlN and C (graphite) are the most commonly used additives in metal matrix composites. Recently, carbon nanotubes have also been used in producing composites.The path of production of any composite part plays a vital role in determining the final properties of the composite. There are many techniques applied in the manufacture of metal matrix composite products. The industrial production of aluminum matrix composites can be classified into three main groups. These are solid-state processes, liquid state processes, and in-situ processes. Powder metallurgy, infiltration, extrusion, casting are widely used in the production of metal matrix composites. Among these methods, the stir casting technique is one of the most preferred methods due to the high production number and the production of various sizes and shapes. In the stir casting process, the formation of composites is carried out by reinforcements into the molten metal being mixed. Generally, this technique is accomplished by reinforcing the selected molten metal matrix. This technique is also very simple and one of the most widely used methods commercially.On the other hand, graphite molds are generally used today in hot pressing. If protective gas sections are used for graphite molds in hot press, the service life of the molds can be longer. Hot pressing technique can be carried out using single or double action. The lower support part may be fixed in the system. The force required for pressing is given by the upper part. The main reasons for using this method are; lower cost, pressing and sintering process can be done at one time, the structure of the produced part is smooth and the production can be done at low temperatures.Hot pressing technique is one of the most advantageous methods to produce metal matrix composites due to the various properties. Unlike stir casting, it is a technique that can be applied to metals and materials with low sintering and melting temperature. Hot pressing technique is a method in which heat and pressure are used together to produce a material with reduced porosity. This method can be used for parts that are impossible to produce in a liquid state and which have low sintering temperature. Although the interface of the reinforcement with the matrix in the stir casting is good, it is difficult to obtain high homogeneity. Although the infiltration technique produces a dense component, such as in hot pressing, a high proportion of residual stress occurs in contrast to hot pressing. Physical deformations are minimized by the hot-pressing method. Aluminum-copper (Al2Cu) intermetallic is used in composite production due to its high mechanical properties and low-density. At the same time, hexagonal boron nitride (h-BN) is one of the reinforcements used in composites due to high retention and low density. In this study, we aimed to improve the abrasion behavior and hardness of composites reinforced by Al2Cu and h-BN and produced by the hot-pressing methods. Al and Cu powders have been pressed and exposed to heat treatment to synthesis Al2Cu according to the Al-Cu phase diagram. The obtained pellets were powdered to use in composite production. Pure aluminum, aluminum 7075 and aluminum-silicon (AlSi12) alloy were used as a matrix. Also, samples that only hot-pressing applied were compared with heat-treated conditions.For the determination of the phases in the composites, phase analyses were performed by an X-ray diffractometer (XRD). Wear tests were carried out at room temperature on a reciprocating wear tester. Surface roughness of samples was measured by a surface profilometer. Wear surfaces and cross-sections of samples were examined by optical microscope and scanning electron microscope (SEM). Composite density differences were investigated by using the Archimedes method. Determining density helped to compare specimens with their before reinforced states. Evaluated results also revealed how much is the enhanced in abrasion behavior and an increase in hardness with an increase in density.Obtained composites by hot-pressing showed a homogeneous distribution and had a low porous structure. Samples reinforced with Al2Cu showed that improved abrasion behavior and hardness. Although h-BN material was thought to reduce the coefficient of friction, samples that reinforced with both h-BN and Al2Cu showed a higher coefficient of friction than only reinforced samples with Al2Cu. The same situation has occurred in the hardness of materials. Specimens that were reinforced with h-BN negatively affected abrasion behavior and the hardnesses of composites. When the optical microscope images are examined, it was determined that h-BN materials did not hold the matrix well.Micro-arc oxidation (MAO) was applied to samples showing the best results. Wear tests results showed that MAO coatings provided superior wear resistance as compared to the uncoated samples. For both of the samples, coating hardness, surface roughness and coating thickness were measured. Also, surfaces and cross-sections of MAO samples were examined by scanning electron microscope (SEM). Samples examined with SEM showed that the interface of coating with 7075 reinforced with Al2Cu material was better than the AlSi12 composites. Also, large quantities of pores and micro-cracks were observed in the coating region on AlSi12 composites. These observed pores and micro-cracks caused to decrease in hardness of the MAO coating of AlSi12. 89

Fe-Al alaşımları, çeliğe göre hafif olmaları, yer kabuğunda en çok bulunan ikielementten oluşmaları, alüminyumun demir içerisindeki yüksek çözünürlüğü vedüzenli yapılar oluşturabilmeleri nedenleri ile çok ilgi çekmiş bir alaşım grubudur.Ayrıca yapılarında bulunan yüksek alüminyum içeriği, bu alaşımları özelliklekükürtlü gazlar içeren ortamda gerçekleşen yüksek sıcaklık oksidasyonuna karşıdirençli kılmaktadır. Ancak bu alaşımların söz konusu avantajları göz önüne alınarakyapılan geliştirme çalışmaları (1980'li yıllardan itibaren) ne yazık ki bu alaşımlarınyeterli sürünme direnci göstermemeleri, şekil alma kabiliyetlerinin iyi olmaması vehidrojen gevrekliğine çok hassas olmaları nedenleri ile başarılı olamamış ve bualaşımların kitlesel halde kullanımı yaygınlaşamamıştır. Hâlihazırda bu malzemedöküm yolu ile üretilmekte ve değişik yüksek sıcaklık uygulamalarında (kömürgazlaştırma sistemleri, ısıtma elemanları, sıcak gaz filtreleri, gibi ) alanlardakullanılmaktadır.Kitlesel olarak üretimleri sınırlı olan bu alaşımların, değişik yöntemler kullanılarakçeliklerin üzerine kaplanması yaygın bir uygulamadır. Kaplama yöntemleri ise ikigrup altında toplanabilir. Bunlar; difüzyon gerçekleşmeyen doğrudan kaplama vedifüzyon yoluyla yapılan kaplamalardır. Doğrudan kaplama yöntemleri, fizikselbuhar biriktirme, manyetik alanda sıçratma yöntemleridir. Bu yöntemlerin ortakyönü, belli bir bileşimde olan Fe-Al fazların taban malzeme üzerindebiriktirilmesidir. Difüzyon gerçekleşerek fazların oluşturulması aşamalarıgerçekleşmediğinden elde edilen kaplamanın yüzeye adezyonu da nispeten düşükolmaktadır. Difüzyon yolu ile gerçekleştirilen kaplama yöntemleri ise giydirme,sıcak daldırma, paket sementasyonu, şlam (çamur) füzyonu, kimyasal buharbiriktirme ve katodik ark fiziksel buhar biriktirme temelli difüzyon yöntemleridir.Sıcak daldırma uygulama kolaylığı sebebiyle endüstride en yaygın kullanılanyöntemdir. Çamur füzyonu kaplama için bir hazne gerektirmediğinden büyük vekarmaşık parçaların kaplanmasına olanak sağlamaktadır. Paket sementasyonu vekimyasal buhar biriktirme yöntemlerinin çalışma prensipleri benzerdir.Katodik ark metal iyon prosesi (KA-EMIT) bu tezin konusunu oluşturan bir fizikselbuhar biriktirme yöntemidir. Yöntemde oluşturulan iyonların taban malzemeyüzeyine doğru hızlandırılması amacıyla altlık malzemeye bir hızlandırmapotansiyeli (bias, HızV) uygulanır.Altlığa uygulanan bu akım doğru akım veya darbeli akım gibi çeşitlerdeolabilmektedir. Ancak bu çevrimler esnasında taban malzemenin sıcaklığı sürekliolamamaktadır. Bu sebeple taban malzemeye doğru akım (DC) yerine alternatif akımuygulanması yöntemi geliştirilmiş ve bu sayede alternatif akımın (AC) pozitifçevriminde tabanı sürekli olarak ısıtılırken negatif çevrimde kaplamagerçekleştirilmiştir. Hızlandırma potansiyeline uygulanan akımın büyüklüğü ilexxiimalzemenin yüzey sıcaklığının kontrolü sağlanmaktadır. Öncel ve Ürgen, buyöntemi katodik ark elektron metal iyonu prosesi (KA-EMİT) olarak adlandırmıştır[59,60]. Yöntemin en önemli avantajı, geri sıçratma etkisinin ortadan kaldırılarakistenilen kaplamaların yapılabilmesine olanak sağlamasıdır. Bu tez çalışmasında daKA-EMİT yöntemi kullanılarak Fe-Al fazların taban malzeme üzerinde difüzyonyoluyla oluşturulması amaçlanmıştır. Çalışmanın bu konuda yapılan diğerçalışmalardan farkı, bu yöntemin düşük karbonlu çelik (Fe)-Al sistemine ilk defauygulanacak olmasının yanında geniş bir sıcaklık aralığında Fe ve Al arasındakidifüzyon süreçlerinin kontrollü olarak gerçekleştirme olanağını sağlamasıdır.Bu tez çalışmasında düşük sıcaklıklardan başlayarak yüksek sıcaklıklara kadar farklısürelerde difüzyon işlemleri yapılarak katodik ark FBB yöntemi ile elde edilenfazların şeması çıkarılmıştır. Seçilen sıcaklıklar oluşturduğu fazlara bağlı olarak,düşük sıcaklıklarda uygulanan alüminyumlama işlemleri (600, 700, 800, 900⁰C) veyüksek sıcaklıkta uygulanan alüminyumlama işlemleri (1000, 1100, 1200⁰C ) olarakiki başlıkta incelenmiştir. Elde edilen kaplamaların özellikleri XRD, SEM, EDS vesertlik ölçümü ile karakterize edilmiştir. Kaplamada oluşan ikili faz bölgelerindekifazları ayrıştırmak amacıyla FIB analizi kullanılmıştır.900⁰C'ye kadar yapılan tüm düşük sıcaklık difüzyon (yayındırma) işlemleri 30 dkboyunca uygulanmış ve elde edilen kaplama yapısı esas olarak Fe2Al5 fazındanoluşmuştur. Bu sıcaklıklarda oluşan yapıların üzerinde metalik alüminyuma darastlanmaktadır, ancak işlem sıcaklığının artışı ile alüminyum katmanının kalınlığıazalmakta ve 1000⁰C sıcaklıkta oluşmamaktadır. Demir alüminit fazlarınoluşumunda difüzyon çiftinin fiziksel hali anahtar rol oynamaktadır. Difüzyon çiftiher durumda katı olan IF çeliğinin yüzey sıcaklığına göre alüminyumun katı, sıvı vegaz halde olmasına göre açıklanmıştır.Literatür çalışmaları incelendiğinde katı-katı ve katı-sıvı sistemlerinde ısınma vesıcaklıkta tutma esnasında ilk olarak Fe2Al5 fazı oluşmaktayken, katı-gaz sistemindedemirce zengin fazlar elde edilmektedir. Katı-katı ve katı-sıvı sistemlerinde ısınmaesnasında Fe2Al5 fazının oluşması parmaksı olarak çeliğin içerisine doğru büyümesişeklindedir. Bu faz parmaksı şekilde oluşmaya devam ederken demir-alüminyumarayüzeyinde Fe2Al5 fazının tamamen oluşup birleştiği andan itibaren difüzyonsınırlanmaktadır.Soğuma esnasında alüminyum tabakası varlığında difüzyon yön değiştirir ve Fe2Al5fazı alüminyuma doğru çözünerek FeAl3 oluşturur. Bu tez çalışmasında yapılandeneylerde, düşük sıcaklık numunelerinde difüzyon sınırlandığı için oluşankaplamanın kalınlığı artırılamamıştır. Ancak arayüzey varlığında oluşması beklenenFeAl3 fazları bu tez çalışmasında 800⁰C ve 900⁰C sıcaklıklarında noktacıklar halindeyapının içerisine dağılmıştır. Elde edilen katmanların sertlik değerleri düşük sıcaklıknumuneleri için karşılaştırıldığında Fe2Al5 fazı üzerinden ortalama 1280 HV sertlikdeğeri ölçülürken, yapıya dağılmış halde FeAl3 fazı içeren Fe2Al5 fazının sertliğiortalama 1050 HV olmuştur. Dağılmış halde bulunan FeAl3 fazının, daha sert olanFe2Al5 fazının sertliğini düşürdüğü görülmektedir.1000⁰C'de 30 dakika boyunca yapılan difüzyon işlemi sonrası difüzyon sistemi katı-gaz olmuştur. En üst katman olarak boşluklu FeAl+FeAl2 ikili faz bölgesi eldeedilmiştir. Bu katmanın altında sırası ile kimyasal bileşim olarak Fe3Al, Fe3Al+α-Feve α-Fe fazlarına tekabül eden katmanlar gözlenmiştir. Toplam katman kalınlığıortalama 15µm'dir. Katmanların kalınlığı ortalama birkaç μm mertebesindedir.Ancak süre 60 dakikaya çıkarıldığında en üstte oluşan kalın (30 μm) birxxiiiFe2Al5+FeAl3 katmanın altında α-Fe yapısı gözlenmiştir. Süre 90 dakikayaçıkarıldığında ise 45 μm kalınlığında Fe2Al5+FeAl3'den oluşan üst katmanın altındaFe3Al+α-Fe ve α-Fe katmanları oluşmuştur. Toplam kalınlıkta artış olmuş ve bununlaberaber Fe3Al+α-Fe katmanı görülebilir olmuştur.Difüzyon sıcaklığı 1100⁰C'ye çıkarıldığında yapıda 30 dakikada birkaç μmkalınlığında FeAl fazını takiben Fe3Al, Fe3Al+α-Fe ve α-Fe katmanları oluşmuştur.Toplamda 1000/60 numunesi ile benzer kalınlıkta (40-45 µm) kaplama elde edilmişancak, farklı olarak Fe2Al5 yapıda yer almamıştır. Süre 60 dakikaya çıkarıldığındatoplam kalınlık ~80 µm olmuş, fazlar sırasıyla FeAl, FeAl+Fe3Al, Fe3Al+ α-Fe, α-Feolmuştur. FeAl fazının kalınlığı artarken FeAl+Fe3Al ikili faz bölgesi de kalın birkatman oluşturmuştur. 90 dakika tutma süresinde ise yapıda kalınlığı 55 µm'yi bulanFe2Al5+ FeAl3 fazı oluşmuştur. Ardından sırasıyla Fe3Al+α-Fe, α-Fe oluşmuştur.1200⁰C sıcaklık Fe2Al5 ergime sıcaklığı üzerindedir. Yapılan deneylerde FeAl+FeAl2faz bölgeleri ve FeAl fazı elde edilmiştir. Bu nedenle, 1200⁰C sıcaklık demircezengin FeAl ve Fe3Al fazlarının oluşturulabilmesini daha mümkün kılmıştır. 30dakika boyunca yapılan deneylerde toplamda 65 µm derinliğinde sırasıylaFeAl2+FeAl, FeAl, FeAl+Fe3Al, Fe3Al+α-Fe, α-Fe fazları oluşmuştur.Alüminyumlama süresi 60 dakikaya çıkarıldığında toplam 100 µm derinliğinde olankaplamanın en üstünde yer alan FeAl2+FeAl tabakasının kalınlığı birkaç mikrometreartarken altındaki FeAl tabakası kaybolmuş ve FeAl+Fe3Al tabakasının kalınlığıartmıştır. Sırasıyla yer alan diğer fazlar Fe3Al+α-Fe, α-Fe olmuştur.90 dakika boyunca yapılan deneyde ise en üstteki tabaka çok ince bir FeAl tabakasıolmuştur. Toplamda elde edilen kaplama kalınlığı 150 µm olmuştur. FeAltabakasının altında FeAl+Fe3Al tabakası yer almış, altındaki Fe3Al+α-Fe bölgesiningenişlediği görülmüştür.Dağlama yapılarak incelenen numunelerde kimyasal kompozisyon olarakbakıldığında tek fazlı olması gereken bölgelerde yapıda çift fazlı bölgeleroluşmuştur. Faz diyagramına göre, soğuma sırasında FeAl fazından dönüşerek oluşanFe3Al fazına dönüşüm yavaş olduğu için yapıda FeAl kalmaktadır. Yapıda oluşanFe3Al fazı ise düzenli olarak elde edilememiştir. Bu sebeplerle Fe3Al fazını hemayrıştırarak kararlı hale getirmek hem de düzenli yapıya dönüştürmek amacıyla ısılişlem uygulanmıştır. Isıl işlem Fe3Al dönüşümüne uygun olarak 500⁰C sıcaklık ve 15saat sürede yapılmıştır. Isıl işlem sonrası yapının düzenli hale getirildiği ve homojenolarak elde edilebildiği XRD deseni ve dağlama sonrası SEM görüntüleri ilebelirlenmiştir.Elde edilen fazlar neticesinde oluşum mekanizması değerlendirildiğinde,alüminyumun fiziksel halinin difüzyon ve oluşan fazlar üzerinde önemli etkisiolduğu görülmüştür. Demir katı haldeyken alüminyum katı veya sıvı haldeolduğunda demirin alüminyuma doğru difüzyonu yüksek olmakta bu sebeplealüminyumca zengin fazlar oluşmaktadır.Alüminyum gaz olduğunda ise demire difüzyonu kolaylaştığından difüzyon yönüdeğişerek demire doğru difüzyon gerçekleşir. Bu sayede demirce zengin fazlarınoluşumu mümkün olabilmektedir. Vakum ortamda yüzeye gelen alüminyum 600⁰Csıcaklıkta katı olmuş 700,800 ve 900⁰C sıcaklıklarında sıvı olmuştur. Deneykoşullarında 10-4 Torr basınç ile 1000⁰C seviyelerinde alüminyum gaz haldedir. Busebeple 1000, 1100 ve 1200⁰C sıcaklıklarda katı-gaz difüzyonu gerçekleşmiştir. Fe-Al alloys are a very interesting alloy group that are lighter than steel, they consistof the two most abundant elements in the earth's crust, are able to form orderedstructures with changing aluminum content in them. Furthermore, the high aluminumcontent of these structures makes these alloys resistant to high temperature oxidation,especially in the presence of sulfurous gases.Significantly efforts has been put for developing commercial use of these alloys,however, ther low creep resistance, bad forming capabilities, sensitivity towardshydrogen embrittlement hindered their extended industrial use. Currently, thismaterial is mainly produced by casting and used in various high temperatureapplications (coal gasification systems, heating elements, hot gas filters, etc.).Contrary to bulk alloy production, producing of these alloys on steels with diffusionbased processes or coatings is a common practice. Direct coating methods arephysical vapor deposition, magnetron sputtering deposition and cladding. Thecommon aspect of these methods is the deposition of Fe-Al phases with a significantcomposition on to the substrate material.Since the formation of phases is not realized by diffusion, the adhesion of the coatingto the surface is also relatively low. The diffusion coating methods are hot dipping,pack cementation, slurry fusion, chemical vapor deposition and cathodic arc physicalvapor deposition. Hot dipping is the most widely used method in the industry due toits ease of application. The slurry fusion does not require a chamber for coating, thusallowing the coating of large and complex parts. The working principles of packcementation and chemical vapor deposition methods are similar.Cathodic arc deposition method is a physical vapor deposition method thatconstituent the subject of this thesis. In the method, a bias potential is applied to thesubstrate in order to accelerate the ions formed towards the substrate surface. Thiscurrent (bias) applied to the substrate can be in different types such as direct currentor pulsed current.However, the temperature of the substrate during these cycles is not continuous. Forthis reason, instead of using direct current for biasing the substrate, the method ofapplying alternating current has been developed and in this way, during the positivecycle of the alternating current, the substrate is continuously heated while thenegative cycle coating is performed.With the magnitude of the current applied to the bias, the surface heat control of thematerial is ensured. This method is named as the cathodic arc electron metal ionprocess (CA-EMIT).xxviThe most important advantage of the method is to eliminate the resputtering effectand allow the desired coatings to be made. The method is very efficient in forobtaining desired phases with desired thicknesses in short process times. In thisthesis, it was aimed to form Fe-Al phases by diffusion on the substrate by using CAEMIT method.The difference of the study from the other studies on this subject is that this methodwill be applied for the first time to the low carbon steel-Al binary couple.Temperature of the process that can be tuned with a high precision was selected asthe major variable. Since the one of major driving force of the diffusion processes isthe temperature, by changing the temperature during the process, it is expected toproduce different, solid solutions, intermetallics and mixture of them is possible.In this thesis, the process of diffusion is started from low temperatures to hightemperatures and the phases obtained by CA-EMIT method have been determined.Depending on the phases formed, the selected temperatures were examined undertwo headings as aluminization processes applied at low temperatures (600, 700, 800,900⁰C) and aluminization processes applied at high temperatures (1000, 1100,1200⁰C). The properties of the obtained coatings were characterized by XRD, SEM,EDS and hardness measurement. FIB analysis was also used to separate the phases inthe FeAl + FeAl3 binary phase regions.All low temperature processes, up to 900⁰C, the process duration was 30 minutes andthe resulting coating structure consisted mainly of Fe2Al5 phase. Metallic aluminumwas also present as a top layer but the thickness of the aluminum layer decreasesconsiderably with increasing process temperature. The Fe2Al5 phase plays a key rolein the formation of other iron aluminates. The formation of this phase during heatingis in the form of a finger-like growth into the steel. While this phase continues to befinger-shaped, diffusion is limited from the moment that Fe2Al5 phase. Duringcooling, if a molten layer of aluminum was present, the diffusion changes directionand the Fe2Al5 phase dissolves into aluminum to form whisker shaped FeAl3 phases.In the experiments conducted for this thesis, the thickness of the coating could not beincreased because diffusion was limited in low temperature samples. However, FeAl3phases that are expected to form at the interface are dispersed in the structure as dotsat 800⁰C and 900⁰C temperatures in this thesis.When the hardness values of the obtained layers were compared for low temperaturesamples, the average hardness value of 1280 HV was measured over Fe2Al5 phase,while the hardness of Fe2Al5 phase containing FeAl3 phase dispersed to the structurewas 1050 HV. It is seen that the dispersed FeAl3 phase decreases the hardness of theharder Fe2Al5 phase. After the diffusion process at 1000⁰C for 30 minutes, the porousFeAl + FeAl2 dual phase region was obtained as the top layer. Below this layer,respectively, layers corresponding to the stoichiometry of Fe3Al, Fe3Al + α-Fe and α-Fe phases were observed. Total layer thickness is approximately 15 μm. Thethickness of each layer is a few microns in average. However, when the time wasincreased to 60 minutes, α-Fe structure was observed under a thick (30 micron)Fe2Al5 + FeAl3 layer formed at the top. When the time was increased to 90 minutes,Fe3Al + α-Fe and α-Fe layers were formed under the upper layer of Fe2Al5 + FeAl3,which is 45 microns thick. The total thickness increased and the Fe3Al + α-Fe layerbecame visible.xxviiWhen the diffusion temperature was increased to 1100⁰C, a few micron thick FeAlphase followed by Fe3Al, Fe3Al + α-Fe and α-Fe layers were formed in the structurewithin 30 minutes. A total thickness of 1000/60 samples was obtained with a similarthickness (40-45 µm), but unlike Fe2Al5. When the time was increased to 60 minutes,the total thickness was ~ 80 µm and the phases were FeAl, FeAl + Fe3Al, Fe3Al + α-Fe, α-Fe respectively. FeAl + Fe3Al formed a thick layer while the thickness of FeAlphase increased. In 90 minutes retention time, Fe2Al5 + FeAl3 phase was formed inthe structure with a thickness of 55 µm. Then Fe3Al + α-Fe, α-Fe were formedrespectively.The temperature of 1200⁰C should not allow formation of Fe2Al5 phase according tothe phase diagram and as expected, FeAl + FeAl2 phase regions and FeAl phase wereobtained even after 90 minutes of processing. Therefore, the temperature of 1200⁰Chas made it possible to form iron-rich FeAl and Fe3Al phases. In the experimentscarried out for 30 minutes, FeAl2 + FeAl, FeAl, FeAl + Fe3Al, Fe3Al + α-Fe, α-Fephases were formed at a total depth of 65 µm respectively. When the aluminizationtime was increased to 60 minutes, depth increased to 100 µm, the thickness of theFeAl2 + FeAl layer, which is at the top of the coating, increased by a fewmicrometers, the FeAl layer disappeared and FeAl + Fe3Al layer thickness increased.Other phases were Fe3Al + α-Fe, α-Fe respectively. In the 90-minute experiment, thetop layer was a very thin FeAl layer. Total coating thickness obtained was 150 µm.FeAl + Fe3Al layer was located under FeAl layer and Fe3Al + α-Fe region wasenlarged below it.When the structure of the samples examined after etching, presence of double phasestructures was observed in the regions where chemical composition addresses tosingle phase. This has been explained by the sluggish conversion of FeAl to Fe3Alduring cooling. For double-checking this explanation, samples were heat treated for15 hours at 500⁰C. After this heat treatment process, it was observed that FeAl phasethat was retained in the structure was converted to Fe3Al that is verified with bothXRD measurements and SEM investigation of the etched samples after this heattreatment. When the chemical composition of the samples examined by etching isconsidered, the two-phase regions are formed in the regions which should be singlephase. According to the phase diagram, FeAl remains in the structure since theconversion to Fe3Al phase formed by converting from FeAl phase during cooling isslow. The Fe3Al phase formed in the structure could not be obtained regularly. Forthese reasons, Fe3Al phase was applied heat treatment in order to both stabilize andconvert it to a regular structure. Heat treatment was carried out at 500⁰C temperatureand 15 hours in accordance with Fe3Al conversion. It was determined by XRDpattern and post-etching SEM images that the structure was smoothed and obtainedhomogeneously after heat treatment.When the formation mechanism is evaluated as a result of the obtained phases, it isseen that the physical state of aluminum has a significant effect on the diffusion andformed phases. When the iron is in the solid state and the aluminum is in the solid orliquid state, the diffusion of the iron into the aluminum is high, so that aluminumrich phases are formed. In the case of aluminum gas diffusion to the iron is easierbecause the diffusion direction changes to the iron diffusion occurs. Thus, theformation of iron-rich phases is possible. Aluminum which came to the surface invacuum was solid at 600⁰C and liquid at 700,800 and 900⁰C. In the experimentalconditions, aluminum is in the form of gas at 1000⁰C levels thanks to 10-4 Torrpressure. Therefore, solid-gas diffusion has been realized at 1000, 1100 and 1200⁰C. 116

Nanotüp, nanotel gibi nano boyutlu malzemeler fonksiyonel cihazların üretimi için cazip özellikleri nedeniyle bilim adamlarının dikkatini oldukça çekmektedir.Tek boyutlu yarı iletken nano malzemeler içerisinde özellikle nanoteller sahip oldukları şekil ve boyutlarının elektrik ve optik özellikler üzerinde etkisi nedeniyle geçirgen iletken oksit (TCO) üretimi için en uygun ve tercih edilen malzemeler arasından yer almaktadır.ZnO yarı iletken tabakalar, özgün optik ve elektriksel özellikleri nedeniyle hem yarı iletken hem de nanoboyutlu malzemeler için uygun bir adaydır. ZnO yarı iletkenler wurzite kristal yapısına sahip, n-tipi yarı iletkenlerdir, ve oda sıcaklığında 3,44 eV enerji bant aralığı, 60 meV elektron bağlanma enerjisi ile yüksek kristalin kalitesine sahip olup termal ve kimyasal olarak kararlıdırlar. Bu özellikleri nedeniyle, ZnO yarı iletkenler optoelektronikler cihazlar, sensörler, güneş pilleri, gaz sensörleri, yüzek akustik cihazları, kimyasal sensörler, UV dedektörleri, ışık yayan diodlar (LED), alan emisyon cihazları, optik dalga klavuzu ve nanolaser gibi uygulamalar için uygun hale gelmektedir. Katkılama işlemi, katkı elementinin özelliğine ve ZnO yapısında yerleştiği yere göre elektriksel, optik ve manyetik özellikleri ciddi ölçüde etkiler ve değiştirir. Bu nedenle çeşitli uygulamalarda bu özelliklerin iyileştirilmesi amacıyla katkılama işlemi uygulanmaktadır. Katkılama işleminde atomik boyutlarının uygunluğundan dolayı Al, Ga, In gibi elementler tercih edilir. Bu elementler içerisinde alüminyum, çeşitli uygulamalar için elektriksel iletkenliği artıran en uygun katkı elementlerindendir. ZnO nanoyapılar, kullanım yerleri, üretim metodu, beklenen performans ve maliyet beklentisine göre değişmektedir. Bazı ZnO nanoyapılar, nanotüpler, nanolevhalar, nanoçubuklar, nanoteller ve nanolifler şeklindedir. Bu tez çalışmasında ZnO nano tellerin hidrotermal büyüme yöntemi ile oluşturulmasına odaklanılmıştır.ZnO nanotellerin üretimi iki aşamayı kapsamaktadır. İlk aşama, altlık olarak kullanılacak tabakanın üretimi, ikinci aşama ise bu tabaka üzerinde nanotellerin büyütülmesidir. Nanotellerin sentezlendiği tabaka olarak kullanılacak olan ZnO:Al ince film tabalar fiziksel biriktirme (PVD), kimyasal biriktirme (CVD), sol-jel, sprey pirolizis, radyo frekansı ve direkt-akım (DC) püskürtme gibi bir çok yöntem ile üretilebilmektedir. İyi yönlenmiş, uygun şekil ve boyutlarda nanotellerin üretiminde ise bir çok fiziksel, kimyasal ve elektrokimyasal uygulamalar kullanılabilir. Bu yöntemler arasında gaz-sıvı-katı-epitaksi (VLSE) katalitik büyüme mekanizması, kimyasal banyo biriktirmesi (CBD), radyo frekansı magnetron püskürtme, hidrotermal büyüme yöntemleri sayılabilir. Bütün bu üretim teknikleri içerisinde nanotellerin sentezlendiği tabakanın oluşturulması için sol-jel ve nanotellerin üretimi için ise hidrotermal büyüme en uygun ve ekonomik tekniklerden birisidir. Örnek olarak nanotellerin üretiminde kullanılan VLS metodu , nanotellerin sentezlendiği tabakanın xxviüretiminde kullanılan CVD gibi bir çok diğer teknik, özel ve pahalı cihazlar gerektirmektedir.Bu çalışmanın ana amacı en ekonomik yöntemler ile kullanım alanlarına uygun şekil ve boyutlarda ZnO nanotellerin Al katkılı ZnO ince fim (nanotellerin sentezlendiği tabaka) üzerinde üretilmesi ve bu tellerin yapısal, optik ve elektriksel özelliklerinin geliştirilmesi amacıyla optimum üretim parametrelerinin belirlenmesidir. Uygun şekil ve boyutlarda nanotel üretiminin bu tellerin optik, elektriksel ve yapısal özelliklerinin iyileştirmede önem teşkil ettiği bilinmektedir. Bu tez kapsamında yapılan çalışmalarda, nanotellerin sentezlendiği tabakanın yapısal özelliklerinin nanotellerin karakteristik özellikleri üzerinde büyük ölçüde etkisi olduğu tespit edilmiştir.Nanotellerin karakteristik özellikleri üzerinde, nanotellerin sentezlendiği tabakanın etkisini incelemek amacıyla Al katkılı ZnO ince film tabakalar, sol-gel yöntemi ile oluşturulmuştur. Bu tez çalışmasında, nanotellerin sentezlendiği tabakada, Al katkı konsantrasyonu, tavlama sıcaklığı gibi karakteristik özellikleri etkileyen üretim parametrelerinin nanotellerin karakteristik özellikleri üzerinde önemli ölçüde etkisi olduğu tespit edilmiştir. Bu çalışmalar kapsamında nanotellerin hidrotermal büyüme yöntemi ile üzerinde büyütülecek tabakanın üretim parametreleri belirlenmiştir. Bu doğrultuda iyi iletkenlik özelliği sağlayan Al katkı konsantrasyonu 1 at.% olarak belirlenmiştir. Nanotellerin büyüdüğü en uygun ZnO:Al tabakanın, sol-gel solüsyonu molaritesi 0,5M, solüyon karıştırma süresi 1 sa., sıcaklık ise 60 °C olduğu tespit edilmiştir. Ön tavlama sıcaklığı olarak 200 °Cuygulanmıştır. 400-500 °C dereceler arasında farklı değerlerde son tavlama sıcaklığı incelenmiştir. Nanotellerin üzerinde büyüyeceği ZnO:Al tabakanın cam numune yüzeyine yapışma kabiliyetinin nanowire üretim sürecine etkisi olduğu bilindiğinden ZnO:Al tabakanın yapışma performansı incelenmiştir.Bu tez çalışmasında, hidrotermal solüsyon sıcaklığı, molaritesi ve hidrotermal büyüme süresi ile, nanotellerin sentezlendiği tabakanın tavlama sıcaklığına bağlı olarak nanotellerin karakteristik özelliklerinin değişimi detayları ile incelenmiştir. Ayrıca hidrotermal solüsyon tipinin nanotellerin karakteristik özelliklerinde değişimlere sebep olduğu tespit edilmiştir.Nanotellerin oluşturulduğu hidrotermal solüsyon molaritesi 25mM ile 45mM arasında değiştirilmiş, artan molaritenin nanotel kalınlığında artışa sebep olduğu belirlenmmiştir. Molaritenin kalınlık üzerinde etkisinin yanında nanotel şekli üzerinde olan etkisi, 35mM ve 45mM molariteli solüsyonda büyüyen nanotellerin çiçek tipi şekillerde büyüdüğü tespit edilmiştir. Çiçek tipi nanoteller, artan molariteyle birlikte nanotellerin bir araya toplanarak yığılmasıyla oluşmaktadır.Hidrotermal solusyon sıcaklığı 80°C ile 100°C arasında değiştirilmiş, hidrotermal solüsyonda bekletme süresi 3h-7h aralığında seçilmiştir. Hidrotermal solüsyon sıcaklığının nanotel morfolojisi ve en-boy oranı üzerinde önemli bir etkisi bulunmaktadır. Yüksek sıcaklıklardaki boyuna büyüme davranışı nedeniyle artan sıcaklığın nanotel kalınlığı üzerinde incelme etkisi tespit edilmiş olup, nanotel kalınlığının solüsyon içinde bekleme süresi ile arttığı belirlenmiştir.Nanotellerin yapı, optik ve elektrik iletkenlik özellikleri incelenmiştir olup, bu özelliklerin birbiriyle bağlantısı, yapısal özelliklerinin optik geçirgenlik ve elektrik iletkenlik özellikleri üzerindeki etkileri detayları ile belirlenmiştir. Tüm nanoteller kristalin özellikte olup, (002) düzleminde en şiddetli difraksiyon piki oluşturduğu tespit edilmiştir. xxviiOptik geçirgenlik nanotellerin kullanıldığı bir çok alanda en önemli özelliklerden birisi olup, yüksek optik geçirgenlik, kullanımdaki tercih sebeplerindendir. Bu nedenle optik geçirgenlik özelliklerinin geliştirilmesi önem teşkil etmektedir.Tüm nanoteller %65'in üzerinde optik geçirgenlik oluşturduğu ve maksimum % 90 optik geçirgenlik değerinin 100 °C solüsyonda büyüyen nanotellerde oluşturduğu tespit edilmiştir. İncelenen parametreler içerisinde hidrotermal solüsyonda bekletme süresi ve solüsyon molaritesinin artışı nanotellerin düzgün yönlenmemelerinden kaynaklı daha düzensiz kaplama yüzeyi oluşumuna bağlı olarak yüzeyden saçılan ışının miktarını artırmış buda optik geçirgenlik değerlerinde düşüşe neden olmuştur.Elektrik iletkenliği nanotellerin kullanıldığı endüstrilerde aranan özelliklerinden birisidir. Nanotellerin elektriksel iletkenlik özellikleri incelendiğinde, en düşük elektrik direnci, 25mM'daki çinko nitrat solüsyonunda, 3saat süre ile 100 °C'de büyüyen nanotellerde 6x10-4 ohm.cm olarak tespit edilmiştir. Çinko asetat solüsyonunda büyüyen nanoteller çinko nitrar solüsyonunda büyüyenlere göre daha iyi iletkenlik değerine sahiptir. Elektriksel iletkenliğin gelişiminin, gür ve yoğun nanotel ağı içeren düzenli bir yüzey oluşumuna ve kristalin nanotel oluşumuna bağlı olduğu tespit edilmiştir. Nanoscale materials such as nanotubes and nanowires are of great interest to scientists because of their attractive properties for producing functional nanodevices. One-dimensional semiconductor nanomaterials‚ especially nanowires‚ are one of the best semiconductors and are therefore widely used. This is because of the effects induced by their shapes and sizes on the electrical and optical properties, rendering these materials suitable for use in transparent conductive oxides (TCOs).ZnO is a good candidate both as a semiconductor and as a nanoscale material due to its novel optical and electrical properties. ZnO is a wurtzite nanostructured n-type semiconductor. It has a wide bandgap energy of 3.44 eV, good spectral transmittance, a binding energy of 60 meV at room temperature with a high crystalline quality. Besides, it is both thermally and chemically stable. The attractive properties of ZnO make it useful for many applications such as optoelectronics, sensing devices, solar cells, gas sensors, surface acoustic devices, chemical sensors, UV detectors, light emitting diodes (LEDs), optical waveguides, and nanolasers. Doping of ZnO greatly influences and modifies the basic physical properties of the films, including the electrical, optical, and magnetic properties, due to the dopant characteristics and substitution in ZnO sites. Many studies have reported that aluminum is the most suitable element for increasing the electrical conductivity of the film, which is the property that is most required for many applications. Examples of ZnO nanostructures are nanotubes, nanosheets, nanorods, nanowires, and nanofibers. Our study focuses on the production of ZnO nanowires.The production of ZnO nanowires consists of two steps, seed layer preparation and growth of nanowires on the seed layer. Further, the seed layer can be prepared by using a variety of thin-film deposition techniques such as physical vapor deposition (PVD), chemical vapor deposition (CVD), sol-gel, spray pyrolysis, radio frequency sputtering, and direct-current (DC) sputtering. Several physical, chemical, and electrochemical techniques can be applied to utilize oriented ZnO nanowires. Some of these techniques are catalytic growth via the vapor–liquid–solid epitaxial (VLSE) mechanisms, chemical bath deposition (CBD), radio frequency magnetron sputtering, and the hydrothermal growth method. Hydrothermal growth for nanowire generation and the sol-gel technique for seed layer preparation are the most convenient and economical production methods among all these techniques, because the most of the methods used require special and expensive devices (such as VLS for the production of the nanowires and CVD for production of the seed layer).The main goal of this thesis is to describe the production of ZnO nanowires on Al-doped ZnO seed layers and the improvement of their optical, electrical‚ and structural properties by controlling the production parameters of hydrothermal growth and the seed layer. The production parameters of the seed layer were specified considering the growth of nanowires. The growth of nanowires of suitable shape and size improves their optical, electrical‚ and structural properties on the seed layer with a suitable electrical conductivity at a specific Al concentration (1 at.%).Control of the production parameters (such as the annealing temperature and dopant concentration) of the seed layer considerably improves the structural characteristics of the nanowires. For this purpose, the optimum value of the molarity of the sol-gel solution was specified as 0.5 M, a suitable solution temperature was determined as 60°C, and the duration of the mixing process was defined as 1 h for the synthesis of the seed layer in this thesis. The pre-annealing temperature was set at 200°C, and the various post-annealing temperature values were applied between 400 and 500°C. The Al dopant concentration was determined as 1 at.%. The mechanical performance of the seed layer was investigated to determine a mechanically coherent surface based on adhesion to the substrate.The effect of the hydrothermal solution's molarity, solution temperature, and hydrothermal growth time on the growth of nanowires was investigated in this thesis. The effect of the hydrothermal solution type on the production of nanowires of suitable shape and size was investigated by using zinc acetate (ZA) and zinc nitrate (ZN) solutions.The molarity of the hydrothermal solution was varied between 25 and 45 mM. The increased molarity increased the diameter of the nanowires. The nanowires grown in 35 and 45 mM solution exhibited a flower-like structure due to the aggregation of nanoparticles. The solution temperature and curing time have a significant effect on the morphology and aspect ratio of the nanowires. The solution temperature was varied between 80 and 100°C and the duration of hydrothermal growth was kept between 3 and 7 h in this study. The increased growth temperature has an inverse effect on the diameter, because of the dominant lateral growth at higher temperatures. The diameter increased with the growth time.All nanowires exhibited a transmittance T(%) above 65%, and the maximum transmittance (of 90%) was recorded for nanowires grown in 100°C hydrothermal solution. The hydrothermal growth time and molarity increased as the optical transmittance decreased, due to light scattering from the surface.The electrical conductivity of the nanowires was investigated, and the best conductivity was recorded for nanowires grown at 100°C at a resistivity of 6 × 10−4 ohm.cm. Conductivity is related to crystallinity, which indicates a continuous surface with a dense and abundant nanowire network. In addition, the nanowires grown in ZA solution exhibited better electrical conductivity compared with the nanowires grown in ZN solution. 115

YÖK Tez No: 639672 Bu çalışmada, ortopedik implant amaçlı biyobozunur Mg ve Zn alaşımı numuneler üretilmiştir. Numuneler geleneksel toz metalurjisi (presleme-sinterleme) ile üretilmiştir. Biyobozunur malzemeler kemiğe yakın mekanik özelliklere, doku iyileşme hızına yakın biyobozunma hızına ve biyouyumluluğa sahip olmalıdır. Mg çok hafif olup, yoğunluğu kemiğe yakındır. Mg alaşımlarının toklukları seramiklerden daha yüksek olup, elastisite modülleri kemiğe yakındır. Magnezyum çok düşük standart elektrot potansiyeline sahip olup, düşük korozyon direncine sahiptir. Böylece, fizyolojik ortamlardaki yüksek korozyon hızlarından dolayı biyobozunur metal olarak kullanılabilir. Mg alaşımlarının vücut içindeki çözünme hızının kontrolünün Mg ye ilave edilecek alaşım elementlerinin türü ve miktarıyla kontrol altına alınması amaçlanmıştır. Zn ve Zr ilavesi magnezyumun tane boyutunu inceltmiş ve mekanik özelliklerini arttırmıştır. Cu ilavesi alaşımın ötektik sıcaklığını yükseltecek ve yaşlanma kabiliyetini arttırmıştır. Ca ilavesi yaşlanma kabiliyetinin arttırmıştır. Antibakteriyel etki amacıyla Cu tozları ilave edilmiştir. Mg numuneler 550-590 °C, Zn numuneler 400-420 °C arasında argon atmosferinde yatay boru tipi tüp fırında sinterlenmiştir. Karakterizasyon kapsamında, numunelerin mekanik özellikleri ve mikroyapıları karakterize edilmiştir. Numunelerin mekanik özellikleri basma testleriyle belirlenecektir. Numunelerin elektrokimyasal korozyon özellikleri yapay vücut sıvısında incelenmiştir. In this study, biodegradable Mg and Zn alloy specimens were produced for orthopaedic implant applications. Specimens were produced by traditional powder metallurgy (press- sinter) method. Biodegradable materials must have mechanical properties close to bone, and biodegradation rate close to tissue healing rate. Mg has very low density, close to bone. Mg has toughness value higher than ceramics, and elastic modulus close to bone. Mg has very low standard electrode potential and low corrosion resistance. Mg can be used as a biodegradable metal for its high corrosion rate in phyisological fluids. Biodegradation rate of Mg alloys in body was controlled by element addition. Zn and Zr additions were decreased the grain size of Mg alloys, and enhanced the mechanical properties. Cu addition was enhanced the aging properties. Ca addition was enhanced the aging behaviour. Cu powders were included for antibacterial properties. Mg specimens were sintered at 550-590 °C, Zn specimens were sintered at 400-420 °C in argon atmosphere in a horizontal tube furnace. Mechanical properties and microstructures of the specimens were investigated. Mechanical properties of the specimens were studied by compression tests. Electrochemical corrosion properties of the specimens were investigates in simulated body fluid solution.

Yüksek Entropili Alaşımlar, YEA'lar, son yıllarda alternatif bir ileri malzeme grubu olarak kendini göstermektedirler. Yüksek entropili alaşımlar, içerdiği her bir metalin kendine özgü yüksek derecede sertlik ve mukavemet, iyi süneklik, yüksek korozyon direnci gibi özelliklerini malzeme yapısı içerisinde göstermesine olanak tanımaktadır. Bu sebeple, yüksek entropili alaşımlar, gelecekte yeni nesil mühendislik malzemeleri olmaya aday malzemelerdir. Yüksek entropili alaşımlar, üstün mekanik ve kimyasal özelliklere sahip, eş-atomik ya da eşatomiğe yakın oranlarda beş veya daha fazla ana element içeren ve elementlerin molar oranı %5-%35 arasında değişen katı eriyik alaşımlar olarak tanımlanmaktadır. Yüksek entropili alaşımlar, sahip oldukları eşsiz mekanik ve kimyasal özelliklerden dolayı kullanım alanı olarak geniş bir ölçekte çalışma imkânı sunmaktadır. YEA'ların üretim metotlarından ark ergitme ve mekanik alaşımlama en çok kullanılan üretim yöntemleri olmakla beraber; seçici lazer ergitme (SLM), termal sprey yöntemi, lazer kaplama yöntemi ve magnetron püskürtme yöntemi kullanılarak kaplama olarak üretilmiş YEA türleri de raporlanmıştır. Bu yaygın üretim metotlarının yanında, sunduğu maliyet avantajı ve uygulanabilirliğinin görece kolay olması gibi avantajları olan Kendiliğinden İlerleyen Yüksek Sıcaklık Yanma Sentezi, SHS, ile borürler, karbürler, nitrürler, hidrürler, silisitler, karbonitrürler ve intermetalik bileşikler gibi ileri teknoloji malzemeler sentezlenmektedir. SHS tekniğin en önemli özelliği, enerji gereksinimi olmadan sisteme ilk ısının verilmesiyle başlangıç karışımının tutuşması ve reaksiyonun kendiliğinden ilerlemesine olanak sunmasıdır. Bu çalışmanın da dikkat çeken özelliği, yeni nesil malzemeler olarak nitelendirilen YEA'ların, SHS tekniği ile kolay bir şekilde üretilebilmesidir. Alternatif bir üretim yöntemi olan Kendiliğinden İlerleyen Yüksek Sıcaklık Yanma Sentezi, SHS, tekniği ile bu çalışmada AlCoxCrFeNi alaşımının kobalt (Co) miktarını belli oranlarda düşürerek (1.00; 0.75; 0.50; 0.25 ve 0.00 mol Co) mekanik yapıya etkisini incelemek ve maliyet avantajı sağlamak amacıyla en uygun kobalt (Co) oranı belirlenmesi amaçlanmıştır. SHS tekniği ile AlCoxCrFeNi yüksek entropili alaşımının üretimi yapılan bu çalışmada, alaşımın elde edilmesi sırasında metal tozu olarak alüminyum (Al) ve metal oksit tozları (Cr2O3, NiO, Fe2O3 ve Co3O4) kullanılmıştır. Numune ürünlerin üretilmesi öncesi, metal ve metal oksit tozlarının FactSage©7.2 termokimyasal modelleme yazılımı sayesinde kütlece oranları belirlenmiştir.AlCoxCrFeNi yüksek entropili alaşımlarının üretimleri ve X-Ray Fluorescence, XRF analizleri İstanbul Teknik Üniversitesi Metalurji ve Malzeme laboratuvarlarında gerçekleştirilirken; X-Ray Difractometer, XRD ve Taramalı Elektron Mikroskobu, SEM analizleri ise Eskişehir Teknik Üniversitesi Malzeme Bilimi ve Mühendisliği laboratuvarlarında yapılmıştır. XRF analizi sonrası, FactSage©7.2 termokimyasal modelleme yazılımı ile daha önce belirlenen oranların, kompozisyonda yer alan metallerin kütlece oranlarına yakın değerler olduğu belirlenmiştir, bu durum yapılan deneylerin doğruluğunu teyit eder niteliktedir.Numune ürünlerin üretimi sonrası, ürünlerin faz ve sertlik analizlerinin yapılması için tüm numuneler bakalite alınmıştır. Bakalite alınan numune ürünlerin parlatma işlemleri sonrasında düzgün ve pürüzsüz yüzeyler elde edilmiştir. Ayrıca, SHS ile üretilen numune ürünlerin, alüminyum metali içermesinden dolayı oldukça hafif bir alaşım olduğu görülmüştür.YEA numunelerinin XRD analizleri sonrası mikro yapılar incelenmiş ve kobalt (Co) oranı düşük olan numune ürünlerde Hacim Merkezli Kübik, HMK, yapıların pikleri saptanmıştır. Kobalt (Co) miktarı arttıkça, kobalt metalinin Yüzey Merkezli Kübik, YMK, kafes yapısına sahip olması ve atomik yarıçapının Alüminyum (Al), Nikel (Ni), Demir (Fe) ve Krom (Cr) elementlerinin atomik yarıçaplarından daha büyük değerde olmasından dolayı AlCoxCrFeNi alaşım sistemi için XRD analizleri incelendiğinde YMK yapılar ortaya çıktığı görülmüştür. Taramalı Elektron Mikroskobu, SEM, analizlerinde ise hızlı soğumalar meydana gelmesinden dolayı mikro yapılarda dendrit kolları görülmüştür. Kobalt (Co) miktarı arttıkça dendrit kolları daralmış ve mikro yapı daha homojen bir yapıya dönüşmüştür. SEM/EDS analizleri sonucunda ise koyu bölgelerin Al – Ni bakımından zengin olduğu ve görece açık renk bölgelerin Cr – Fe açısından zengin kompozisyona sahip olduğu saptanmıştır. Numune ürünlerin mekanik davranışları incelenmek istendiğinde Vickers mikrosertlik değerleri belirlenmiştir. Beklenildiği üzere, alaşım sistemindeki kobalt (Co) oranının artışıyla mikro yapıda YMK kafes yapılarının kendini göstermesi sebebiyle, mikro sertlik değerleri azalış eğilimi göstermiştir ancak 0.50 mol Co içeren alaşım numunesinde beklentiye aykırı bir eğilim söz konusudur ve bunun sebebi mikro yapıda A2 (disordered) ve B2 (ordered) faz yapılarına rastlanmamasıdır. Günümüzde, teknolojinin kısa bir zaman içersinde inanılmaz seviyelere ulaşmasıyla birlikte, üretim yöntemlerinin ticari olarak maliyet avantajı yaratması en önemli kriterlerdendir. İkincil metal üretimlerinin bile ciddi maliyet unsuru olduğu bugünlerde, sadece hammaddede yapılan iyileştirmelerin, maliyet avantajı sunmada yetersiz kalmaktadır. Bu nedenle, sürekli olarak alternatif malzemeler ve alternatif üretim yöntemleri denenmektedir. Bu fikir ile yürütülen söz konusu bu çalışmada, bilinen ancak YEA'lar için henüz çok fazla kullanılmayan bir teknik olan SHS tekniği üzerine literatür araştırması yapılmıştır. Çalışma sonrasında, laboratuvar ortamında ürün (YEA) üretilmesinin mümkün olduğu görülmüştür. Yapılan çalışmalar sonucunda, ileri malzeme türlerinden biri olan AlCoxCrFeNi yüksek entropili alaşımının, laboratuvar ortamında kendiliğinden ilerleyen yüksek sıcaklık yöntemi, SHS, ile literatür çalışmalarıyla karşılaştırıldığında ilk kez üretildiği görülmüştür. High Entropy Alloys, HEAs, is the new concept of advanced materials in literature in decades. Regardless one basic element, HEAs, is the candidate for being new generation engineering materials in which all elements may show their specific properties such as hardness, strength, ductility. This is the reason that HEAs may be the candidate for advanced materials in future. HEAs are loosely defined as solid solution alloys that contain more than five principal elements in equal or near equal atomic percent (at. %). Normally, the atomic fraction of each component is between 5% and 35%. Recently, high-entropy alloys (HEAs) have attracted increasing attentions because of their unique compositions, microstructures, and adjustable properties such as higher yield strength, better ductility and higher corrosion resistance that why the new concept of materials works on HEAs. Beyond common used manufacturing metods as vacuum arc melt and mechanical alloying, several methods have been reported as selective laser melting (SLM), thermal spray method, laser cladding and magnetron sputtering. Besides all methods, Self-Propagating High Temperature Synthesis, SHS, which is enable to manufacture advanced materials as borides, carbides, nitrides, hydrides, silicids, carbonitrides and intermetalic compounds, presents such advantages behalf of cost effectiveness and easier to take place. The most significant property of SHS is that enable no external energy but just needs first flame, thanks to exotermic reacxtion principle. SHS production method is a mode of combustion process and first step of the process can be started with initiation of the powder mixtures by using different techniques (such as flux ignition, laser ignition, heated gas, heating coil, furnace, etc.) to produce a combustion wave. During SHS reactions, reaction temperature can reach up to 4000 °C, propagation velocity of the combustion wave can be between 0,1-15,0 cm/s and heating rate can be up to 106 °C/s. Moreover, this thesis have attracted on both new concept of advanced materials are HEAs and SHS method. There are two basic explanations regarding high entropy alloys to understand concept entirely. First, entropy configuration points out at least five pricipal elements to provide higher entropy, then later valance electron concentration notes that there is charactesitic behavior for both BCC and FCC structure: smaller than 6.87 is BCC while bigger than the value of 8.00. According to this approach, specimens were detected as BCC type means higher stregth and hardness value than FCC one. Composition and processing determine structure and microstructure, which in turn determine properties. Therefore, As compositions of high-entropy alloys (HEAs) are entirely different from those of conventional alloys because four core effects of HEAs give unique properties to HEAs which are: higher entropy effect, sluggish diffison, severe lattice distortion and cocktail effects.The objective of this thesis, to examine mechanical behaviour and to provide cost effectiveness by reduced amount of Co ratio (1.00; 0.75; 0.50; 0.25 and 0.00 mole) in AlCoxCrFeNi alloy system manufactured by SHS technique is an alternative method by the help of using raw materials; metal (aluminum) and metal oxides powders (Cr2O3, Fe2O3, NiO and Co3O4) used in SHS method. By means of thermochemical modelling, molar weights of metal and metal oxides were determined by FactSage©7.2 software programme. All raw powder materials were combined and heated in furnace to get rid off moisture about 30 min. Then, powders mixed in turbulamixer around 30 min. and mixture was charged into copper crucible, and initial flame run by power supply. While both manufacturing of AlCoxCrFeNi and XRF analysis were taken place in Istanbul Technical University, XRD and SEM analysis in Eskisehir Technical University. After XRF analysis, confirmation of metal molar weights were detected, so it means that all experiments have been emerged in adiabatic conditions. After production step, all samples were put into bacalite and forwarded polishing one to obtain finer and smoother surfaces. Presence of aluminum means all products may have been named as lightweight alloys. BCC microstructure peaks were detected including reduced amount of Co after XRD analysis. Due to the fact that Co metal is FCC stabilizer and has bigger atomik size than others, FCC type lattice was detected in XRD analysis. Because of faster colling rate, dendrite structures were observed in SEM analysis. Microstructure has been getting homogenized when Co ratio was increased and dendrite arms were narrowed. Examination of EDS analysis, relatively darker zone referred richer phase which was Al – Ni while brighter zone was Cr – Fe. In the case of mechanical behaviour of HEA samples, Vickers hardness values were determined. As expected, with increased of Co ratio in alloys, as FCC structure was arised, alloy showed decreasing trend in hardness; however the alloy comprised 0.50 mole Co ratio exhibited behave conflictingly because of no A2 and B2 phases were determined in microstructure. AlCoxCrFeNi HEAs show similar morphologies; moreover, the morphology difference between the ID and DC regions reduced as the Co content decreases. Cost reduction ways are getting more and more essential item in today, especially technological development has reached to top simultaneously in short time. Even seconder metal production is getting high cost, just in cost reduction on substances is not enough to provide profit for manufacturers. Hence, alternative materials and manufaturing methods have been tried and should be tried near future consistently. This research based on that idea consists of manufacturing HEAs by the help of SHS although SHS method may be used to obtain another materials. All in all, one of the advanced materials is HEA, AlCoxCrFeNi, was manufatured by self – propagating high temperature synthesis method for the first time when compared in literature. 72

06.03.2018 tarih ve 30352 sayılı Resmi gazetede yayımlanan “Yükseköğretim Kanunu İle Bazı Kanun Ve Kanun Hükmünde Kararnamelerde Değişiklik Yapılması Hakkında Kanun” ile 18.06.2018 tarihli “Lisansüstü Tezlerin Elektronik Ortamda Toplanması, Düzenlenmesi ve Erişime Açılmasına İlişkin Yönerge” gereğince tam metin erişime açılmıştır. Bu çalışmada AISI 4140 çeliğinden üretilmiş ve lazerle yüzey sertleştirme işlemine tabi tutulduktan sonraki farklı sertlik değerlerine sahip numunelerin oda sıcaklığında kuru kayma aşınma davranışı incelenmiştir. Deneyler oda sıcaklığında 5N ve 10N yükler altında 40x40x10 mm boyutunda hazırlanan numuneler üzerinde Pin On Disk aşınma cihazı ile gerçekleştirilmiştir. Teste tabi tutulan numunelerin hacim kayıplarının belirlenmesinde 3D optik mikroskobundan (profilometre) faydalanılmıştır. Numunelerin aşınma yüzeylerinin morfolojisini belirleye bilmek için SEM (Scanning Elektron Microscopy) faydalanılmıştır. Sonuç olarak Artan yüke bağlı olarak numunelerdeki hacim kayıpları artmıştır. 1350 °C’de yüzey sertleştirme işlemine tabi tutulan numunede gerçekleştirilen deneylerde hacim kaybı oranları diğer numuneler ile kıyaslandığında daha düşük çıkmıştır. En yüksek hacim kayıpları yüzey sertleştirme işlemi uygulanmamış numunede gerçekleştirilen deneylerde elde edilmiştir. Kuru-kayma işlemine tabi tutulan numunelerin yüzeylerinde tribolojik katman oluşmuştur. Ayrıca gerçekleştirilen deneylerde 5N ve 10N yüklerde yorulma aşınma mekanizması görülmüştür. Yine 10N yük altında uygulanan deneylerde yorulma aşınması yanında oksidasyon aşınma mekanizması da görülmüştür. In this study, dry shear wear behavior of samples produced from AISI 4140 steel with different hardness values after laser surface hardening process was investigated. The experiments were carried out on samples prepared at 40x40x10 mm size under 5N and 10N loads at room temperature with Pin On Disc abrasion device. 3D optical microscopy (profilometer) was used to determine the volume losses of the samples. SEM (Scanning Electron Microscopy) was used to determine the morphology of the wear surfaces of the samples. As a result, the volume losses in the samples increased due to the increased load. In the experiments carried out in the sample subjected to surface hardening at 1350 ° C, the volume loss rates were lower compared to the other samples. The highest volume losses were obtained in the experiments performed on the sample without surface hardening. Tribological layer formed on the surfaces of the samples subjected to dry-shear process. In addition, fatigue wear mechanism was observed in 5N and 10N loads. In addition, fatigue wear and oxidation wear mechanism were also observed in the experiments carried out under 10N load.

06.03.2018 tarih ve 30352 sayılı Resmi gazetede yayımlanan “Yükseköğretim Kanunu İle Bazı Kanun Ve Kanun Hükmünde Kararnamelerde Değişiklik Yapılması Hakkında Kanun” ile 18.06.2018 tarihli “Lisansüstü Tezlerin Elektronik Ortamda Toplanması, Düzenlenmesi ve Erişime Açılmasına İlişkin Yönerge” gereğince tam metin erişime açılmıştır. Bu çalışmada, günlük hayatımızda ve endüstride yaygın olarak kullanılan kesici takımların aşınma dayanımlarının ve kullanım ömürlerinin arttırılması amaçlanmaktadır. Yüzeyi TiN, AlCrN, AlTiN tozları ile kaplı, bir kesici takım malzemesi olan toz metal, semente karbürün (WC - %6 Co ) mikro ölçekli aşınma testi ile aşınma davranışları incelenmiştir. Numunelerin kaplamaları PVD kaplama metodu ile gerçekleştirilmiştir. Tüm kaplamalar, delaminasyon veya çatlak oluşumu olmadan yoğun ve homojen bir mikro yapıya sahiptir. Aşınma testi olarak mikro abrasyon aşınma testi uygulanmıştır. Sabit bilyalı mikro aşınma test yöntemi ile aşınma testleri yapılmıştır. Bilya olarak, 1" (25,4 milimetre) çapında AISI 52100 (100Cr6) rulman çeliği kullanılmıştır. Bu sabit bilya mikro-abrasyon test yönteminde, belli yükler altında, numune üzerinde hareket etmektedir. Aşınma testinde aşındırıcı olarak 800 mesh, 1000 mesh, 1200 mesh boyutlarında Al2O3 aşındırıcı solüsyon kullanılmıştır. Aşındırıcı solüsyon, % 40 Al2O3 ve % 60 saf su olarak hazırlanmıştır. Aşındırıcı olarak kullanılan solüsyon, her 20 saniyede bir bilyanın üzerine damlatılmıştır ve numunenin aşındırılması sağlanmıştır. Aşınma yükü olarak 1, 2 ve 3N yükler kullanılmış olup, 420 çevrim ve 700 çevrim mesafede bu aşınma testleri uygulanmıştır. Sabit hareketli bilyanın numuneler üzerinde oluşturduğu dairesel kesitli iz taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve optik mikroskop ile ölçülerek, elde edilen değerler ile belirli denklemler kullanılarak hacim kayıpları hesaplanmış ve numunenin aşınma dayanımları bu şekilde belirlenmiştir. Deneyler sonucunda numuneler ilk önce optik mikroskop altında incelenmiştir ve oluşan aşınma kraterlerinin çapları ölçülmüştür. Sonra numuneler uygun boyutlara indirilerek SEM analizlerine tabi tutulmuştur. Optik mikroskopta boyutları mikrometre cinsinden ölçülen kraterlerin hacim hesapları yapılmıştır. Hacim kaybı hesapları doğrultusunda en çok aşınan numune kaplamasız olan semente karbür (WC) altlığı olup, aşınmaya karşı en fazla direnç gösteren numune, sertliği en fazla olan AlCrN olmuştur. Aşınma deneyleri sonucunda, aşındırıcı parçacık boyutuna, aşınma yüküne, artan çevrim sayısına ve sertlik artışına paralel olarak aşınma direncinin arttığı gözlemlenmiştir. In this study, it is aimed to increase wear resistance and service life of cutting tools which are frequently used in daily life and industry. The abrasion behavior of powder metal cemented carbide (WC - % 6 Co) a cutting tool material coated with TiN, AlCrN, AlTiN powders, was investigated by micro scale wear test. Coatings of the samples were made by PVD coating method. All coatings have a dense and homogeneous microstructure without delamination or crack formation. Micro abrasion test was applied as abrasion test. Abrasion tests were carried out by micro ball abrasion test method. AISI 52100 (100Cr6) bearing steel with a diameter of 1" (25.4 milimeter) was used as the ball. In this micro ball abrasion test method, fixed ball moves on the sample under certain loads. In the abrasion test, Al2O3 abrasive solution of 800 mesh, 1000 mesh, 1200 mesh was used as abrasive. The abrasive solution was prepared as % 40 Al2O3 and % 60 pure water. The abrasion load was used as 1, 2 and 3 N loads and these abrasion tests were applied at 420 rpm and 700 rpm. By measuring the circular cross-section formed by the balls on the sample under SEM and optical microscope, the volume losses were calculated using the obtained values and certain equations and the abrasion resistance of the sample was determined. As a result of the experiments, the samples were first examined under optical microscope and the diameters of the formed craters were measured. The samples were then reduced to appropriate sizes and subjected to SEM analysis. Volume calculations of craters whose dimensions were measured in micro meters were made under optical microscope. According to the volume loss calculations, the most worn specimen was cemented carbide (WC) substrate without coating and the most resistant specimen was AlCrN with the highest hardness. As a result of abrasion tests, abrasion resistance increased in parallel with abrasive particle size, abrasion load, increasing number of cycles and hardness increase.

06.03.2018 tarih ve 30352 sayılı Resmi gazetede yayımlanan “Yükseköğretim Kanunu İle Bazı Kanun Ve Kanun Hükmünde Kararnamelerde Değişiklik Yapılması Hakkında Kanun” ile 18.06.2018 tarihli “Lisansüstü Tezlerin Elektronik Ortamda Toplanması, Düzenlenmesi ve Erişime Açılmasına İlişkin Yönerge” gereğince tam metin erişime açılmıştır. Bu çalışmada AS21 alaşımına ilave edilen %0,5-%1 ve %2 oranlarında Sn içerikli alaşımların basınçlı döküm yöntemi ile dökümleri yapılmış olup çekme, akma ve sertlik değerleri alınmıştır. Ayrıca OM ve SEM görüntüleri incelenmiştir. AS21 magnezyum alaşımının hazırlanmasında %98,8 saflıkta magnezyum, alüminyum ve kalay kullanılmıştır.Alüminyum ve magnezyum külçeleri ergitildikten sonra kalay ilave edilerek istenen alaşımlamalar yapılmıştır. Bu aşamada hazırlanan deneysel malzememiz sırası ile AS21+%0,5 Sn, AS21+%1 Sn, AS21+%2 Sn hazırlanarak dökümleri gerçekleştirilmiştir. En yüksek çekme akma ve yüzde uzama değerleri AS21-% 1Sn alaşımında görülmüştür. AS21-%0,5 Sn alaşımında çekme ve yüzde uzama değerlerinin Sn eklenmemiş alaşıma göre düştüğü gözlemlenmiştir. AS21-%2 Sn alaşımında AS21 alaşımına %2 oranında Sn ilavesinin etkisi çok az olduğu gözlemlenmiştir. AS21-%1 Sn alaşımında Mg2Sn fazı ince çökeltiler halinde yapıda bulunduğundan dislokasyonların hareketini engelleme ve buna bağlı olarak çekme dayanımında bir miktar artış olarak gözlemlenmiştir. In this study, alloyed alloys containing 0,5%-1% and 2% Sn to the AS21 alloy were cast in the form of gravity and tensile hardness values were taken. Also OM and SEM images were examined. In the preparation of AS21 magnesium alloy, 98,8% purity magnesium and aluminum were used. Pre alloy material was prepared with the addition of tin added to the AS21 alloy. After this step, our second melting process is prepared for casting process. The experimental material prepared at this stage was prepared as AS21+0.5% Sn, AS21+1% Sn, AS21+2% Sn, respectively. According to experimental results, maximum tensile strength and percentage elongation were determined for the AS21-%.It was also observed that tensile and percent elongation values in the AS21-0,5% Sn alloy were decreased compared with the without Sn.In addition, it was observed that the addition of 2% Sn to the AS21 alloy has no important effect on tensile and elongation. The Mg2Sn phase was dispersed as thin precipitates in the AS21-%1Sn alloy. These fine precipitate particles act as barriers to the motion of dislocations and provide resistance to slip, thereby the strength and hardness were in creased.

Geçiş metalleri ve meydana getirdikleri karbürler yüksek ergime ve elastisite modülü ile birlikte ve yüksek sertlik gibi mekanik özellikler özellikler sergilemektedirler. Özellikle yüksek dayanım ve dayanıklılıkları nedeniyle çok yüksek sıcaklık ve basınç içeren koşullarda kullanılmaktadırlar. Bununla birlikte sahip oldukları ışınsal, elektriksel ve manyetik kimi özelliklerinden ötürü ışınsal kaplamalarda, elektrik kontaklarında, difüzyon bariyerlerinde gibi birçok uygulamada kendilerine yer bulmaktadırlar. Geçiş metallerin meydana getirdikleri bu karbür bileşikleri, refrakter malzemeler, korozyona ve kimyasallara dirençli malzemeler, nükleer malzemeler, uçak ve uzay malzemeleri, süper sert ve yüksek aşınma dirençli malzemeler, kaplama malzemeleri gibi birçok kategoride kendisine doğrudan veya sünek matris içerisine takviye eleman olarak ağırlıkça katılarak uygulama alanı bulmaktadır.Bu tip malzemelerin üretimi, Al, Cu, Fe, Ni gibi metallerle alaşım yapamadıklarından dolayı kompozit toz haline gelebilmeleri ancak toz metalurjisi (T/M) yöntemi ile gerçekleştirilmektedir. Toz metalurjik yöntemler ile döküm esnasında oluşan segregasyon problemi elemine edilerek geniş çapta takviye edilmiş matrisli kompozit tozu/malzemesi üretilebilmektedir. Parçacık veya fiber takviye edilmiş kompozit malzemedeki en önemli nokta, takviye elemanın homojen bir şekilde dağıtılmasıdır. Takviye elemanın homojen dağıtılması için ise kritik basamak karıştırma işlemidir. Bu bağlamda son yüzyıl içerisinde yüksek enerjili öğütme ve mikro/nano ölçekte bir dövme, kırma ve kaynaklama işlemi olan mekanik alaşımla prosesleri geliştirilmiştir. Mekanik alaşımlamanın, birçok sorundan dolayı üretimlerinde sıkıntı olan sistemlere alternatif denge dışı çözümler sağladığı bilinmektedir. Buna örnek olarak, normal koşullarda birbiri içerisinde çözünürlük göstermeyen sistemlerin çözünürlüğünün mekanik alaşımlama yoluyla artırılması ve takviye edilen sert takviye fazının sünek matris içinde ince ve homojen dağılımının sağlanması verilebilir.Nano malzemeler geliştikçe, nanokompozitler de özgün ve yeni malzeme tasarımları için umut verici pratik bir yol açmaktadırlar. Farklı malzeme tiplerini bir araya getirebilmek ve bu birliktelikten en uygun özellikleri yaratabilmek her ne kadar zor bir işlem olsa da, nanometre ölçeğinde birçok malzemenin bir araya getirilebilmesi, `karışımlar kuralının` öngördüğünün çok ötesinde işlevselliklere sahip yeni malzemelerin oluşmasını olanaklı kılmıştır. Nano yapılı kompozit malzemeler veya metal-seramik nanokompozitleri, nano metrik ölçülü seramik parçacıklarla takviye edilmiş metal esaslı malzemeler olup mekanik alaşımlama ile üretilebilmektedirler. Mekanik alaşımlama esnasında, her bir toz parçacığı sayısız deformasyon, kırılma ve soğuk kaynaklanma işleminden geçerken homojen bir karışımla birlikte nanoyapı da elde edilebilmektedir. Bu çalışmada sünek matrislerin latis yapıları, elastisite modülleri, ısıl iletkenlikleri, yoğunlukları gibi özelliklerinin karbürlerin ve karbür takviyeli kompozit tozların mekanik alaşımlama sırasındaki ufalanma davranışlarına etkisi incelenmiştir. Daha önce yapılan ön çalışmalar sonucu karbürlerin tek başlarına yüksek enerjili öğütme davranışları incelenmiş ve devam eden öğütme sürelerinde parçacık boyutunun aglomera olarak tekrar arttığı ve/veya amorf bir yapıya doğru ilerlediği gözlemlenmiştir. İyi bir mekanik alaşımlama için en az % 15 sünek faz varlığı bulunması göz önüne alınarak takviye eleman malzemelerinin, genellikle ağırlıkça katıldığı oranların üzerine çıkılmış ve farklı sünek matrisler içerisinde mikron altı ve nano karbür parçacıkları sentezlenmeye çalışılmıştır. Bu tez çalışmasının en önemli amaçlarından biri, sünek matris içeirisinden nano parçacık sentezlenebildiği ve nihai olarak nano yapılı kompozit toz üretilebileceğini göstermektir. Birbiriyle çözünürlüğü olmayan veya çözünürlüğü ihmal edilebilir olan malzeme çiftleri arasında kristalin seviyede bileşik oluşturabilmek veya denge dışı kabul edilen bu sistemlerden hareketle kompozit toz çiftleri elde edebilmek çalışma kapsamında amaçlanmaktadır. Çalışma kapsamında irdelenen bir diğer konu ise parçacık boyutu ve kristal boyutu arasındaki ilişki ve ortaya çıkan gerinim değerlerinin tozların yoğunluklarına etkisidir. Bu bağlamda farklı X ışını kırınımı (XRD) profil modelleri uygulanarak parçacık/tane boyutuna yönelik çıkarımlar yapılmak istenmiştir. Çalışma kapsamında Cu, Fe ve Ni tozlarına ağırlıkça % 25 oranında TaC, VC ve WC tozları ilave edilmiştir. Hazıranan toz karşımları Cu25WC, Fe25TaC, Ni25VC şeklinde isimlendirilmişlerdir. Karıştırılan tozlar 2, 4 ve 8 saat mekanik alaşımlanmıştır (MA). X ışınları karakterizasyonu her kademede yapılarak farklı faz oluşumları kontrol edilmiştir. Görünür, gerçek ve ham yoğunluklar ölçülmüştür. Mekanik alaşımlama süresine bağlı olarak tozların/parçacıkların morfolojisindeki değişim taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve geçirimli elektron mikroskobu (TEM) kullanılarak incelenmiştir. Farklı yaklaşımlar tanımlanarak yazılım yardımıyla kristal boyutları ve gerinimleri hesaplanmış, Williamson – Hall analizi yardımıyla hem mekanik alaşımlama sırasındaki mekanizma irdelenmiş hem de farklı yaklaşımlar ile ile elde edilen sonuçlar karşılaştırılmıştır. Mekanik alaşımlama süresine bağlı olarak tozların parçacık boyut ve dağılımları (PSD) ölçülmüştür. Kompozit tozlarının nano fraksiyonlarının boyut ve dağılımları da ölçülmüş ve yüksek çözünürlüklü taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve geçirimli elektron mikroskobu (TEM) bulguları ile karşılaştırılmıştır. Doğrulama amacıyla sünek matrisler liç işlemine tabi tutulmuş ve süzülerek alınan kabür parçacıklarının boyutları ölçülmüştür. Nihai toz üretimi için kompozit tozlarına gerilim giderme tavı uygulanmıştır. Tavlama işlemi Cu esaslı tozlar için 400oC, Fe esaslı tozlar için 600oC ve Ni esaslı tozlar için 550oC seçilmiştir. Tavlama sonrası gerinim değerleri ölçülmüş, preslenebilirlikleri ve ham yoğunlukları hesaplanarak tavlama öncesi değerlerle karşılaştırılmıştır. X ışınları sonuçları derinlemesine çalışılarak kaymalar, latis yerleşimleri, latis parametresindeki değişiklikler karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Bu kapsamda TOPAS 4.2 yazılımı içerisinde Fundemental Parameters Approach ve pseudo-Voigt Approach yaklaşımları ile hesaplama yapılmış ve ilgili değerler Williamson – Hall Plot Analysis sonucu elde edilen değerlerle karşılaştırılmıştır. Yakınsaklık sağlanması sonrası elde edilen değerler ile MA mekanizmaları ve parçacık boyutu arasında ilişki irdelenmiştir. Çalışma kapsamında, Fe, Ni ve Cu esaslı farklı türde karbür içeriğine sahip doğrudan veya dolaylı mühendislik uygulamalarında kullanım potansiyeli bulunan kompozit tozların üretimi MA yöntemiyle gerçekleştirilmiştir. Transition metals and their carbides display outstanding properties such as high melting and elastic modulus with high mechanical properties such as extreme hardness. They are used in the applications required very high temperature and pressure owing to their high toughness and strength. In addition, they are also used in applications such as coatings against radiation, electrical conductors and diffusion barriers as a result of having optical, magnetic and electrical properties. These transition carbides can mostly find an application area directly such as refractory materials, corrosion and chemical resistive materials, nuclear materials, aircraft and aerospace materials, super hard and high wear resistant materials, thin films or as a reinforcement element to ductile matrix.Based on the lack of solubility between the transition carbides and metals matrixes such as Al, Cu, Fe, Ni etc. and powder metallurgy (PM) is generally viable method for the production of these types of materials. However, these composites or composite powders cannot be fabricated easily by using conventional methods such as casting due to the high cost of processing, though. It is possible to produce metal matrix composites or composite powders in the whole range of matrix reinforcement compositions via powder metallurgy (PM) techniques by eliminating the segregation phenomena, which is typical in the casting processes, and to minimize the brittle reaction products and high residual stresses caused by solidification shrinkage. The most important point of production of these fiber/particle reinforced composite materials/powders is the homogeneity of reinforcement distribution. Therefore, the critical step for homogeneous distribution is the mixture process. Within this scope, high energy milling (HEM) and mechanical alloying (MA) as a forging, fracturing and welding process in micro/nano scale were developed in the last century. It is now well known that mechanical alloying can be an alternative solution to production of non-equilibrium systems. The increase in solubility of systems which normally do not have solubility between each other and obtaining fine and relatively homogeneous distributed hard reinforcement element by mechanical alloying can be set an example for this. Nanocomposites lead to promising way for unique and new material designs with the development and improvement of nanomaterials. Despite assembling dissimilar materials and creating new and optimum properties from these materials are a hard and challenging process, processing dissimilar materials in nanoscales provides new material and properties far beyond the prediction of `mixture of rules`. The nanostructured composite materials/powders or metal-ceramic nanocomposites that are the nano fiber/particle reinforced metal matrix composite materials/powder can be fabricated by mechanical alloying. During mechanical alloying, each powder particle is treated by numerous deformation, fracturing and cold welding processes in order to obtain homogeneous nanostructure. In this study, the effect of properties such as lattice type, elastic modulus, thermal conductivity, density of ductile metal matrixes on the fragmentation behaviour of carbides and carbide reinforced composite powders during mechanical alloying was investigated. The high energy milling of sole carbide was previously examined and it was observed that the particle size and the amorphization tendency were increased by on-going milling after a certain time. Considering the theory of at least 15 wt.% ductile phase existence for a better mechanical alloying, the reverse situation was applied and reinforcing hard elements were added more than their amount and submicron/fine/nano particles were tried to be synthesized in different ductile matrixes. One of the most significant aims of this study is to synthesize of nano particles in ductile matrix and to produce nanostructured composite powders, finally. In this scope, the constitution of solution between the systems having negligible solubility or immiscibility at the crystal level is also aimed. Within the scope of this work, the correlation between crystallite size and particle size and the effects of strain rates on the final density properties of powders are also studied. In this sense, the deduction for crystallite size – particle/grain size relation was made by applying different X-ray diffraction (XRD) profile models/approaches. Cu, Ni and Fe powders were mixed with 25 wt. % VC, TaC and WC powders in order to obtain the composition of Cu–25 wt. % VC, Cu–25 wt. % TaC, Cu–25 wt. % WC; Ni–25 wt. % VC, Ni–25 wt. % TaC, Ni–25 wt. % WC and Fe–25 wt. % VC, Fe–25 wt. % TaC Fe–25 wt. % WC (hereafter called as Cu25VC, Cu25TaC, Cu25WC; Ni25VC, Ni25TaC, Ni25WC and Fe25VC, Fe25TaC, Fe25WC). Mixed powders were then mechanically alloyed (MA'ed) for 2, 4 and 8h using a Spex high-energy ball mill. X-ray diffraction characterisation was performed for every step so as to see phase changes and identifications. Apparent, true and green densities were measured. The microstructural changes in morphology of particles during mechanical alloying were performed via scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM) techniques. Different approaches were applied to calculate crystallite size and strain rates. The results of different crystallographic approaches were compared and the deformation mechanisms of particles during mechanical alloying were discussed after Williamson-Hall plot analysis. Particle size and distribution (PSD) of powders were measured against increasing milling time. Particle size and distribution and zeta potential value of nano fractions was also measured and the result were compared to high resolution scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM) findings. Besides, some of the metal matrixes were leached in order to obtain fine carbide particles and particle sizes of these particles were measured for the verification. For the production of final composite powders, annealing process was applied. Annealing temperature for Cu, Ni and Fe based composite powders were chosen 400oC, 550oC and 600oC, respectively. Strain rates, compressibility and green density of powders after annealing were calculated and compared to values before annealing. X-ray diffraction results and the changes in two-theta positions, lattice parameters, and peak broadenings were investigated in depth, comparatively. In this scope, the crystallite size and strain rates were calculated by fundamental parameters approach (FPA) and pseudo-Voigt Approach (pVA) and compared to Williamson-Hall plot analysis. With the convergence of all approaches, particle size measurements and transmission electron microscopy (TEM) findings, mechanical alloying mechanisms and particle-crystallite size relation were discussed. As a result, production of Fe, Ni and Cu based composite powders having different types of carbides have been realized via MA for the direct or indirect utilization in different engineering applications as final product. 138

Güneş enerjisini sayesinde suyun fotokatalitik (FK) olarak parçalanması sonucundahidrojen gazı ve oksijen gazı oluşmaktadır. Fotokatalitik sistemde oksijen evrimreaksiyonu (OER) fotoanot malzeme yüzeyinde ve hidrojen evrim reaksiyonu (HER)fotoanot malzeme yüzeyinde gerçekleşmektedir. Ancak, fotoanot malzemelerin hemOER aktivitesi zayıf olması hem de yük taşıyıcıların verimsiz kullanılması nedeniylepratik kullanımlar için elverişli değildir. Bu yüzden, gün ışığında yüksek verimdeçalışacak bir foto elektrot malzemesi gerekmektedir.FEK sistemlerinde kullanılacak olan ışığa duyarlı elektrot görünür ışık spektrumunaralığında yüksek soğurma özelliğine, yüksek fotoakım yoğunluğuna, yüksek elektronve boşluk hareketliliğine, yüksek yük taşıyıcı ömrüne ve yüksek kimyasal kararlılığasahip olmalıdır. Diğer metal oksit göre bizmut vanadat (BiVO4) malzemesi nispetendar bant boşluğu (Eg = 2.4 eV) ve suyun parçalanması için uygun bant sınırlarına sahipolan n-tipi bir yarı iletkendir. Bu yarı iletkenin sahip olduğu üç faz yapısındanmonoklinik kristal yapısı tetragonal kristal yapısına göre çok güçlü fotokatalitikperformans göstermektedir. Bu özelliklerine rağmen BiVO4 görünür ışıkspektrumunda, zayıf elektron hareketliliği göstermesi, yüklü parçacıkların ayırımınınyetersiz kalması ve elektron-boşluk (e-/h+) çiftlerinin yeniden birleşme olasılığınınolması nedeniyle endüstriyel uygulamak için geliştirilmesi gerekmektedir.Bu tez kapsamında, sol jel yöntemi ile oluşturulan BiVO4 çözeltisi daldırarak kaplamametodu ile flor katkılı kalay oksit (FTO) cam üzerine kaplanmıştır. Sentezlenen BiVO4esaslı kaplamaların fotokatalitik özelliklerinin, optiksel özelliklerinin ve morfolojiközelliklerinin incelenmesini kapsamaktadır. Katkısız BiVO4 filmin fotoakımyoğunluğunu iyileştirmek ve e-/h+yeniden birleşme ihtimalini azaltmak için molibdenkatkısı yapılmıştır.BiVO4 ince filmlerin zamana karşı verdikleri fotoakım değerlerini karşılaştırmak içinKA yöntem ile suyun teorik olarak parçalandığı sabit potansiyel (1,23VRHE )uygulanmıştır. Bu kronoamporemetri deneyi ile BiV0,99O4Mo0,01 numunesi (0,32mAcm-2), saf BiVO4 göre 5 kat daha fazla akım yoğunluğu malzeme yüzeyindengeçtiği ispatlanmıştır. Mo katkılı diğer fotokatalizörler artan Mo oranına ( %0,05,%0,1, %0,2 mol) göre sırasıyla KA deneyinde ölçülen akım yoğunlukları 0,24, 0,19,0,13 mAcm-2'dir.Katkısız ve Mo katkılı BiVO4 filmlerin arayüzünde gerçekleşen yük transfer kinetiğielektrokimyasal empedans spektroskopi (EIS) yapılarak ve düz bant potensiyeleriMott-Schottky (M-S) analizi yapılarak belirlenmiştir. EIS elde edilen Nyquistgrafiğine göre %0,01 mol Mo katkılı numunenin OER reaksiyonuna karşı gösterdiğidirenç, saf BiVO4 numunesine göre daha küçük olması daha iyi polarize edildiğianlamına gelmektedir. Bu numuneni kolay polarize olması OER reaksiyonun gerçekleşmesi için gereken enerjiyi azalttığı için FEK performasını arttırdığıdüşünülmektedir.BiVO4 esaslı sentezlenen tüm malzemelerin Mott-Schottky grafiğindeki eğimin pozitifolmasından dolayı n-tipi bir yarı iletken davranışı gösterdiği görülmektedir. Ayrıca,bu eğimin ne kadar küçük ise yük taşıyıcı konsantrasyonu o derece yüksek olduğunubelirtmektedir.Sentezlenen ince film kaplamaların morfolojik özellikleri belirlemek için yapılanFESEM analizi ile yapıdaki Mo konsantarsyonun artması morfoloji olumsuz yöndeetkilediği görülmektedir. Yapısal karakterizasyonu belirlemek için yapılan XRDanalizi sonucunda sentezlenen numuneler monoklinik fazda olduğu ispat edilmiştir.Numunelerde çok azda olsa dönüşmemiş tetragonal faz olduğu görülmüştür. DRSspektrumundan Kubelka-Munk modeli kullanarak yarı iletkenin enerji bant aralığınıhesaplanmıştır. Mo katkısı artıkça saf BiVO4'ün enerji bant aralığını artırdığıgörülmüştür. The photoelectrochemical is a process that uses sun energy to convert to dissociatewater molecules into hydrogen and oxygen. In this system, the oxygen evolutionreaction (OER) takes place on the photoanode material surface and the hydrogenevolution reaction (HER) takes place on the photoanode material surface. However,both poor OER activity of photoelectrochemical materials and the inefficient use ofcharge carriers on the surface of materials create a barrier for practical use. Thus, photoabsorber materials are required which will operate at high efficiency in daylight.The light sensitive electrode to be used in photoelectrocatalytic systems must havehigh absorption property, high photocurrent density, high electron / gap mobility, highcharge life and high chemical stability in the range of visible light spectrum. Comparedto other metal oxide semiconductors, the bismuth vanadate (BiVO4) material is a ntype semiconductor having a relatively narrow band gap (Eg = 2.4 eV) and band edgepositions suitable for water splitting. BiVO4 has three reported phases includingmonoclinic scheelite, tetragonal scheelite and tetragonal zircon. Energy band gap oftetragonal BiVO4 was as reported 2.9 eV possessing a UV absorption band, whilemonoclinic BiVO4 with a 2.4 eV band gap has a characteristic visible light absorptionband besides the UV band. the monoclinic crystal structure of this semiconductorshows very strong photocatalytic performance compared to tetragonal crystalstructure. Therefore, photocatalytic properties of BiVO4 are a very strong relationshipwith way of preparation and its crystal structure. Only the monoclinic scheelite BiVO4shows very strong photocatalytic performance compared to tetragonal crystalstructure. To achieve monoclinic-scheelite BiVO4 in this thesis, heat treatment waskept to 450°C for 5 hours and then cooled to room conditions for the phase transitionbetween monoclinic scheelite structure and tetragonal scheelite structure of BiVO4.Despite these properties, BiVO4 needs to be developed for industrial application in thevisible light spectrum, due to poor electron mobility, insufficient separation of chargedparticles, and the possibility of electron-hole (e-/h+) recombination.In this thesis, BiVO4 solution formed by sol gel method was coated with fluorine dopedtin oxide (FTO) glass by dip coating method. Additionally, Mo doped BiVO4photoanodes were synthesized by same coating method and the property of Mo dopedBiVO4 on the FEK water splitting was studied. The reason for using the dip coatingmethod is that the method of dip coating for the preparation of industrial surfacephotoanodes is quite simple which concludes deposition a uniform thin film on asubstrate and solidification on the coating subsequently.The characterization of the synthesized samples was made as follows: XRD forstructure properties, FESEM morphological properties, Raman spectroscopy foroptical properties and UV-VIS for calculation of energy band gap the BiVO4based samples. Also, photocatalytic properties were investigated by chronoamperometry, electrochemical impedance spectroscopy and Mott Schottkyanalysis.Molybdenum was added to improve the photocurrent density of the non-doped BiVO4film and to reduce the possibility of e-/ h+recombination. Molybdenum doped BiVO4has five times more photo-current density than pure BiVO4 material and the highestphoto activity value was observed in 0.01% Mo-doped BiVO4 sample. To comparetheir photocurrent responses against time, the constant potential (1,23VRHE), in whichthe water is theoretically splitting, was applied to BiVO4 film. The highestphotocurrent density obtained from BiV0,99O4Mo0,01, BiV0,95O4Mo0,05,BiV0,90O4Mo0,10 and BiV0,80O4Mo0,2 was measured 0,32, 0,24, 0,19 and 0,13 mAcm-2at 1.23VRHE, respectively. The photocurrent values of this film materials wereincreased by the molybdenum doped BiVO4 because Mo acts as shallow donors forexcess electrons form small polarons around reduced V4+ centres. A multitude ofpolarons help charge migrating to an adjacent V5+ site and render potent overlap atlarge scale.According to the result, it was observed that our best photocurrent result was obtainedfrom 0.01 mol% Mo-doped BiVO4 samples. In addition, the charge transfer kineticsperformed at the interface of both pristine BiVO4 and Mo doped BiVO4 films weredetermined by electrochemical impedance spectroscopy (EIS) method and flat bandpotential calculation by Mott-Schottky (M-S) analysis.According to EIS analysis, pristine BiVO4 exhibited less charge transfer resistance soits water splitting properties is low because of poor whole transfer at thesemiconductor/electrolyte interface. When Mo was doped in pristine BiVO4, thecharge transfer resistance value was much lower, so this increasedphotoelectrocatalytic water splitting performance. However, after a critical additionamount of Mo was added to monoclinic BiVO4 structure, the trend of a decrease in itsphotoelectrochemical water splitting performance properties were observed becauseof increasing diameter of semicircle decreasing in the sequence of BiV0,99O4Mo0,01,BiV0,95O4Mo0,05, BiV0,90O4Mo0,10 and BiV0,80O4Mo0,2 under illumination.According to Mott-Schottky analysis, adding amount of Mo doped, plot curvebecomes linear, this show that Mo doped BiVO4 increase in donor concentration.Moreover, flat band potential of pristine and Mo doped BiVO4 was calculated interceptof the tangent at the x-axis, thus flat band potential ranges from 0,1 to 0,03 V. Weobserved that Mo-doped BiVO4 samples demonstrated a higher donor concentration ascompared to pristine BiVO4 film. If the slope of Mott-Schottky plot is positive, it is aproof that BiVO4 shows n-type semiconductor behaviour. The slope of M-S plot waspositive for all synthesized samples, it show that all synthesized BiVO4 based sampleswere n-type semiconductor.When the structural properties were examined by XRD, the BiV0,95O4Mo0,05,BiV0,90O4Mo0,10 and BiV0,80O4Mo0,2 structure was found to be a mixture ofmonoclinic and tetragonal phase, and non-doped BiVO4 both a mixture of monoclinicand tetragonal structure and including Bi2O3 phase. Tetragonal structureBiVO4 reducing effect on photocatalytic activity is known, which was consistent withthe photocatalytic test results. However, 1% Mo-doped BiVO4 was only shown ourbest photocatalytic performance due to matching monoclinic phase peaks ofmonoclinic-scheelite BiVO4 sample.When surface morphology was examined by FE-SEM, with the addition of 0,01% ofMo element, there is apparent change in morphologies, which are composed of closely arranged particles. However, as increasing of Mo concentration, some was broken andgrown into large particles, so morphology change was a decreasing effect onphotoelectrocatalytic performance, which consistent with the chronoamperometry testresults.Energy band gap were calculated via UV-VIS to use Kubelka-Munk function.According to calculations, as the amount of molybdenum increased, the energy bandgap generally increased. However, the sample with the smallest additive (%0,01 Mo)had a reducing energy band gap. Calculated energy band gaps respectively 2,55, 2,522,61, 2,73, 2,74 eV and for BiVO4, BiV0,99O4Mo0,01, BiV0,95O4Mo0,05, BiV0,90O4Mo0,10and BiV0,80O4Mo0,2. The increase in energy band search has a negative effect on theoptical properties and it has been seen in the results of raman analysis.Raman spectroscopy can provide structural morphology. Also, it is research of asensitive method for the investigation of the crystallization, local structure, andelectronic properties of materials. Raman bands of monoclinic scheelite structure ofBiVO4 for all samples were observed around 210, 324, 366, 640, 710, and 826 cm–1.These are the typical vibrational bands of BiVO4. The structural information of BiVO4are obtained by the band centered at 210 cm-1. The asymmetric and symmetricformations of VO4 tetrahedron are given by the bands centered at 324 and 366 cm-1,respectively. The asymmetric stretching vibration of the shorter V–O bond are givenby bands centered at 640 cm–1. The stretching modes of two vibrational modes of VO bonds are determined by the bands centered at 710 and 826 cm-1. It was seen for allsamples that a slight blue shift in chaarcteristic peak at 826cm-1as molybdenum isadded to monoclinic scheelite BiVO4 structure. It can be explained that anincorporation of Mo+6 ions into the BiVO4 crystal lattice so stretching of the V-O bonglength due to Mo+6 ion substitution V+5 ion in the crystal side. Therefore, as amount ofthe molybden increases, the monolinic scheelite structure of BiVO4 is undergoesdeterioration in even worse. It is observed that some characteristic peaks ofBiV0,90O4Mo0,10 and BiV0,80O4Mo0,2 samples are not included in the Raman spectrumand the shift is stronger in BiV0,90O4Mo0,10 and BiV0,80O4Mo0,2 than pristine BiVO4around 826 and 640 cm-1. However, the peak position is found to be at the same pointBiV0,99O4Mo0,01 and pristine BiVO4. This result is parallel to what was observed inUV-VIS diffuse reflectance spectrum.In the summary, light sensitive BiVO4 semiconductor material was addedmolybdenum element in different molar ratios to to examine the changing propertiesof photoelectrochemical, morphological, structure and optical properties. 74

Doku mühendisliği, bozulan doku işlevlerini geri kazandırmayı, korumayı veya iyileştirmeyi amaçlamaktadır. Hücre, biyokimyasal faktörler ve doku iskelesi doku mühendisliğinin anahtar bileşenleri olarak ifade edilmektedir. Doku iskelesi, hücre tutunması, çoğalması, farklılaşması ve hücre dışı matrisi taklit ederek yeni doku oluşumu için bir ortam sağlamasından dolayı doku onarımında çok önemli bir role sahiptir. Bu tezin amacı, kemik ve kıkırdak doku mühendisliği ve yara iyileşmesi uygulamaları için biyobozunur ve biyouyumlu malzemeler üretmektir.Kemik doku mühendisliği bölümünde, hidroksiapatit (HAP) katkılandırılmış ve ipek emdirilmiş üç boyutlu ve gözenekli pamuksu yapıdaki poli (3-hidroksibutirat-ko-3-hidroksi valerat) (PHBV) nanofiber doku iskeleleri ıslak elektro-eğirme ve ardından liyofilizasyon ile üretilmiştir. Üretilen doku iskeleleri, gelişmiş biyoaktivite ve biyo-mineralizasyon eğilimi göstermesi sebebi ile kemik rejenerasyonu için aday bir dolgu malzemesi olarak değerlendirilebilir.Kıkırdak onarımı bölümünde, poli (etilen glikol) diglisidil eter (PEGDE) ile çapraz bağlanmış PHBV nanofiber takviyeli karboksimetil kitosan (CMCht) - ipek hidrojel doku iskeleleri hazırlanmıştır. Tasarlanan doku iskeleleri darbe sönümleme kabiliyeti, termal kararlılık, basma dayanımı ve kondrojenik farklılaşma açısından iyi özellikler sergilemiş ve kıkırdak dokusu onarımı için umut verici bir malzeme olduğu gösterilmiştir. Yara iyileşmesi bölümünde, modifiye pamuk hidrojel yara örtüleri antibakteriyel nisin ilave edilmesi ve CMCht-aljinat emdirilmesi ile üretilmiştir. Yara örtülerinin modifikasyon sonrasında gözenekli yapılarını korumaları, yüksek su tutma kapasitesine sahip olmaları, viskoelastik özellik ve gram-pozitif Staphylococcus aureus bakterilerine karşı antibakteriyel aktivite göstermelerinden dolayı, akut yaralar için yara örtüsü olarak kullanılabileceği sonucuna varılmıştır. Tissue engineering aims to restore, maintain, or improve damaged tissue functions. Cells, biochemical factors, and scaffolds are referred to as the key components of tissue engineering. The scaffold has a crucial role in tissue regeneration process by providing a microenvironment for cell attachment, proliferation, and differentiation, and new tissue formation by mimicking an extracellular matrix. This thesis aimed to produce biodegradable and biocompatible materials for bone and cartilage tissue engineering as well as wound healing applications. In the bone tissue engineering part, three dimensional and porous hydroxyapatite (HAP) incorporated and silk impregnated poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxy valerate) (PHBV) nanofibrous cotton wool-like scaffolds were fabricated by wet-electrospinning followed by freeze-drying techniques. The produced scaffolds exhibited improved bioactivity and biomineralization tendency and therefore, it can be evaluated as a candidate filling material for bone regeneration.In the cartilage regeneration part, PHBV nanofiber reinforced carboxymethyl chitosan (CMCht) - silk hydrogel scaffolds that were cross-linked by poly (ethylene glycol) diglycidyl ether (PEGDE) were prepared. The designed scaffolds demonstrated good properties in terms of damping capability, thermal stability, compressive strength, and chondrogenic differentiation as an indication of being a promising material for cartilage tissue regeneration.In the wound healing part, modified cotton hydrogel wound dressings were produced by antibacterial nisin incorporation and CMCht-alginate impregnation. It was concluded that the produced dressings would be used as wound dressings for acute wounds due to the fact that they retained their porous structures after modification, had high water up-take capacity, exhibited viscoelastic properties and antibacterial activity against gram-positive Staphylococcus aureus bacteria. 182

Otomobillerin hareket aktarma mekanizmalarının başında gelen vites kutusu, çeşitli çap ve formlarda dişli parçalarının mil ya da millerin üzerine belirlenmiş bir hesaba göre dizilmesinden oluşur. Karşılıklı çalışan dişli parçalarının diş sayısı ve çapları arasındaki farklılıklardan yararlanılarak üzerinde bulundukları millerin hızlarının ayarlanmasını sağlanmaktadır. İki farklı mil üzerindeki karşılıklı çalışan dişli parçalarının zamanla aşınması kaçınılmaz olmaktadır. Bu aşınmayı geciktirmek için çelik malzemeden işlenen parçalar çeşitli ısıl işlem ve kaplama proseslerine girmektedir. Bursa'da yerleşik Oyak Renault otomobil fabrikasında da vites kutusunda görev yapan bu dişli parçalarına ısıl işlem prosesinin ardından fosfat kaplama işlemi uygulanmaktadır.Uygulanan fosfat kaplama işlemiyle dişlilerin yüzeysel özellikleri değiştirilerek otomobilin motorunun çalışması sırasında yapılan yağlama sisteminin daha verimli çalışması sağlanmaktadır. Kaplama işlemiyle oluşturulan pürüzlü yüzeyde daha uzun süre tutulan yağ tanecikleri sayesinde sürtünme azaltılarak, sürtünme sırasında oluşan aşınma, ses ve ısınma da azaltılmaktadır. Böylece dişlilerin, vites kutusunun ve bağlantılı çalışan tüm ekipmanların daha verimli, konforlu ve uzun ömürlü çalışması sağlanmaktadır.Fosfat kaplama prosesi çeşitli çözelti banyolarının sıralı bir şekilde bulunduğu bir hatta gerçekleştirilmektedir. Genel olarak temizlik, aktivasyon, fosfat kaplama ve durulama gibi aşamalardan oluşur. Dişli parçaları bu prosesten geçerek Renault normlarına göre belirlenmiş olan kaplama kalınlığı ve yüzey prüzlülüğü gibi karakteristiklerde standart değerlere sahip olurlar. Proseste su, asit, çeşitli ticari kimyasallar, otomatik havuz düzeneği, PLC kontrol sistemleri ve bazı mekanik teçhizatlar kullanılmaktadır. Kullanılan kimyasallar çelik malzemeden üretilen dişli parçalarıyla girdikleri etkileşimler sonucunda parça yüzeyinde pürüzlü bir yapı oluşturarak istenilen yüzey karakteristiğini kazandırmaktadırlar. Bu etkileşim sonucunda bir süre sonra havuz içerisinde fazla miktarda çökelti oluşmaktadır. Çökeltinin belirlenmiş bir miktarı aşmasıyla üretime devam edilemeyerek temizlik prosedürü uygulanmaktadır. Temizlik sonrası banyo şartlarının istenilen standartlara yeniden getirilmesiyle kaplama hücresi tekrar devreye alınmaktadır. Bu duruşun sık olması proses ve imalat verimliliği açısından istenmeyen bir durumdur. Bu sebeple bu çalışmada fosfat kaplama prosesindeki banyo şartları ve çökeltinin oluşum mekanizması incelenmiştir.Fosfat kaplama işlemi için mevcut proses tasarımında herhangi bir kalite sorunu ya da imalat verimsizliği olmamakla birlikte üretim sırasında oluşan kimyasal atıklarınxviazaltılması, proseste kullanılan kimyasalların ve işçiliğin azaltılması, ürün başına harcamaların düşürülmesi için çökeltinin oluşumuna etki eden etkenler incelenmiştir.Çalışma içerisinde proses parametreleri incelenmiş, üretim verileri takip edilmiş, oluşan çökelek üzerinde kimyasal analizler ve XRD analizleri yapılmıştır. Kaplama prosesine giren parçaların çelik kaliteleri ve boyutsal özellikleri göz önünde bulundurulmuştur. Çeşitli SEM görüntüleri elde edilmiş ve EDS analizleri yapılmıştır. Elde edilen sonuçlar ile kaplama kalitesini sürdürülebilir kılmak ve yapılan kaplama ünitesinin duruşu sonucuyla oluşan kayıpların minimize edilmesi amacıyla öneriler yapılmıştır.Gerçekleştirilen araştırma ve deneysel çalışmalar sonucunda mangan fosfat kaplama sistemindeki pH değişimiyle farklı çökeleklerin oluşabileceği görülmüştür. Çözelti içerisindeki demir iyonlarının derişiminin de çökelek oluşumuna etkisi olduğu görülmüştür. Fosfat, mangan ve demir bulunan ortamdaki mevcut termodinamik şartlar altında kararlı tepkimelerin pH ile değişiklik gösterdiği görülmüştür. Demir fosfat ve mangan fosfat bileşikleri pH ve demir konsantrasyonu ile farklı şartlar altında birbirlerinden daha kararlı yapıya geçerek çökelek oluşturabilmektedirler. Mevcut prosesimizdeki çökelme mekanizmasında ise çalıştığımız pH aralığının kararlı bileşiği olan mangan fosfat bileşiğinin çökeldiği belirlenmiştir. Gearbox is leading mechanism for powertrain systems in the automobile technology. It consists of alignment of different sized and formed gears into shafts with a calculation. The difference between number of teeths in gears and the diameter of gears provides rotational speed adjustment for shafts those gears are aligned. It's inevitable that gear parts are worn out with time due to contact and friction between conjugate teeths of gears. The gearbox parts are processed into various heat treatment and coating processes to avoid from this wear mechanism. Oyak Renault Automobile Factory has a phosphate coating technolgy for gearbox parts to protect parts from corrosion and abrasion.The phosphate coating provides effective lubrication system within gearbox by changing surface characterization of teeths. Hollowed surface allows keeping more lubricant on the surface that it contacts continuously with its conjugate. Thus, the heat, noise and wear are reduced with lower friction between teeths. And It's ensured that the gears, gearboxes and connected equipments are more efficient, comfortable and more durable.The coating process are carried out in a line which it has several solution baths sequentially. Cleaning, activation, phosphatizing and rinsing are main bath during the coating process. Gear parts have standard characteristic features such as surface roughness, coating thickness after the coating process. Water, acid, various commercial chemicals, automatic bath system, PLC control systems and mechanical equipments are used in the process.The chemicals used in the process provide desired surface characteristics by forming a hollow structure on the surface of the parts as a result of interactions with steel material. As a result of the interaction between chemicals and steel material, a large amount of precipitate is formed in the bath after a while. It's not allowed to continue the processing further when the precipitation accumulates specified amount within the bath. Cleaning procedure is carrieed out and all conditions are adjusted to the desired standarts, then the coating bath is capable for the processing. This stance is undesirable in terms of process and manufacturing efficiency. Therefore this study examines the formation of precipitate, its effects on the production and the overall process, and the improvement options.In the present process design for the phosphate coating process, there are no quality problems or manufacturing inefficiencies, but the study examines options to reduce the chemicals, its wastes, workforce and cost per product in the process.Process parameters were examined, manufacturing data were followed for analyzing the precipitation process. Chemical and XRD analyses were examined from precipitated chemicals. SEM images were taken from several samples to observexviiichange on the steel surface by processing in phosphatation. EDS analysis from coated surface was also carried out to investigate coating chemistry. Free acidity and total acidity terms are taken into account to predict predominant reactions in the phosphatation bath. Pourbaix diagrams were used to interpret these reactions. It's observed that total acidity decreases while free acidity increases over time within the bath. And different reactions occur with the acidity shifts.It's observed that iron (Fe) and manganese (Mn) both forms as hureaulite crystals on the steel surface according acidity of solution. It's confirmed activation of steel surface is an important step to control surface morphology and coating structure which is already specified in some studies.As a result of the research and experimental studies performed, it was observed that different precipitates can be formed by changing the pH in the manganese phosphate coating system. It was observed that the concentration of iron ions in the solution had an effect on precipitate formation. Stable reactions were examined with changing of pH value under the current thermodynamic conditions in the system. Iron phosphate and manganese phosphate compounds can form precipitates by passing to a most stable structure under different conditions with changing of pH and iron concentration. In the present process, manganese phosphate compound which is the stable compound of the pH range we studied has been observed in the precipitation mechanism. 51

Eski metallerden biri olarak bilinen antimon (Sb) ve doğal sülfürünün (Na2S) kullanımı M.Ö. 4000'li yıllara dayanmaktadır. Bu dönemlerde antimon eski insanlar tarafından ilaç, kozmetik ürünü olarak kullanılırken aynı zamanda aynalarda, çanlarda, saklama kaplarında da kullanılmıştır. `Yalnız bulunamayan metal` olarak bilinen antimon doğada nadiren saf halde bulunur. Bakır (Cu), kurşun (Pb) ve gümüş (Ag) gibi metaller ve kükürt (S) ile birleşme eğilimi yüksektir.Günümüzde, antimonun kullanım alanları oldukça geniştir. Üretilen antimon bileşiklerinden en önemlisi antimon trioksittir (Sb2O3) ve plastiklerin, kauçukların, tekstil ürünlerinin, boyaların, oyuncakların ve diğer yanıcı maddelerin alev geciktirici özelliklerini geliştirmek için kullanılır. Ayrıca, antimon bileşikleri cam ve seramik imalatında renk giderici ve saflaştırıcı bir katkı olarak kullanılırlar. Alaşım metali olarak antimon, genellikle kurşun-asit akü üretiminde ızgaralarda kullanılırken diğer uygulama alanları ise mühimmat, sürtünmesiz yataklar, kablo kılıfları, korozyonadayanıklı pompalar ve borular, çatı kaplama levhası, lehim malzemesi, fırın astarıdır. Antimonun oksit ve sülfür yapıları boyaya renk veren madde olarak kullanılırlar. Kızılötesi ışınımını yansıtan stibnit (Sb2S3) kamuflaj boyalarında ve otomobillerin fren balatalarında kullanılır.Yer kabuğunda bilinen antimon miktarı yaklaşık 0,2 g/ton'dur ve doğada 100'den fazla birincil ve ikincil mineralleri bulunmaktadır. Antimonun sülfür ile birleşme eğilimi oksijene göre daha fazla olduğu için birincil mineral kaynakları genellikle sülfür yapısındadır. Oksijence zengin çevre koşullarında ise antimonun sülfürlü yapıları oksijen ile reaksiyona girerek ikincil mineralleri oluşturur. En çok bilinen ve endüstriyel anlamda önemi olan cevheri ise %71,7 antimon içeren stibnittir (Sb2S3).Amerika Birleşik Devletleri Jeoloji Araştırma (USGS) raporuna göre Çin antimonun dünya rezervleri konusunda lider olmasının yanı sıra cevherden üretimde de baskın rol oynamaktadır ve dünya üretiminin yaklaşık %74'ünü oluşturmaktadır. En büyük pazar payı alev geciktirici olan antimonun kullanım alanlarının giderek artması, rezervlerin ve birincil kaynaktan üretiminin az sayıda ülkelerde gerçekleşmesi önemli oranda pazar açığı oluşabileceğini göstermektedir. Bu nedenle, Avrupa Komisyonu 2014 yılında kritik hammaddeler arasında antimonu da göstermiştir. Oluşması düşünülen pazar açığını önleyebilmek adına ülkeler ikincil kaynaklardan üretime yönelmeye başlamıştır. Günümüzde, antimon üretimi için ikincil kaynak olarak büyük ölçüde hurda kurşun asit-aküler kullanılmaktadır. Gelecekte kullanılacak ikincil kaynaklar ise kurşun (Pb), bakır (Cu), altın (Au) ve antimon (Sb) üretimi sırasında oluşan endüstriyel atıklardır. Özellikle bakır ve kurşunun büyüyen üretim hacmi ile birlikte atıklardan antimon üretimi birincil antimon üretiminin önüne geçmeyi vadetmektedir.Endüstriyel atıklardan antimon kazanımı ile ilgili pirometalurjik ve hidrometalurjik yöntemler kullanılarak literatürde çeşitli çalışmalar mevcuttur. Pirometalurjik yöntemde prosesin uzun olması, maliyetli olması ve geri dönüşüm oranının düşük olması yöntemin dezavantajlarındandır. Alternatif olarak geliştirilen hidrometalurjik yöntem ise elektroltik kazanım, oksitleyerek çöktürme ya da kristalizasyon yöntemleri ile devam eden iki aşamalı süreçtir. Hidrometalurjik yöntemde alkali sülfür liçi ve asit klorür liçi olarak iki çözücü sistem kullanılmaktadır. Antimon için daha seçici bir yöntem olan alkali sülfür liçi endüstride daha çok tercih edilen metottur.Bu çalışmada, hurda kurşun-asit geri dönüşüm prosesinden gelen külçe kurşunun rafinasyon aşamasında elde edilen cüruftan antimon kazanımı üzerine laboratuvar ölçekli çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Yaklaşık %4,8 Sb içeren cürufa hidrometalurjik yöntem olan alkali sülfür liç prosesi uygulanmıştır. Liç prosesinde, çalışma sıcaklığının (25oC, 60oC, 90oC), liç süresinin (2 sa, 4 sa, 6 sa ve 8 sa) ve sodyum sülfür (Na2S) konsantrasyonunun (1M, 2M, 3M) cüruftaki antimonun çözelti içerisinde çözünme miktarına olan etkisi incelenmiştir. Ek olarak, alkali sülfür liç prosesinde belirlenen değişken parametrelerin antimonun çözelti içerisinde çözünmesi üzerine olan etkisi ve optimum deney koşulları MINITAP programı kullanılarak tanımlanmış ve deney sonuçlarının yorumları desteklenmiştir. Ayrıca, FactSage bilgisayar programı kullanılarak Na2S miktarının cüruf içerisindeki antimon ve diğer elementlerin davranışları üzerine etkisi termokimyasal olarak incelenmiştir. Deneylerde kullanılan cüruf öncelikle 6 farklı elek aralıklarında analiz edilmiştir ve elek analizinin etkisi görülmediği için tozlar karıştırılıp halkalı merdane kullanılarak öğütülmüştür. Yapılan kimyasal analiz sonucuna göre cürufun yüksek oranda Pb (%91,65) ve %4,8 Sb içerdiği tespit edilmiştir. XRD ile minerolojik bilemişimine bakıldığında ise ana fazların Pb, PbO, PbSb2O5 ve SnO2 olduğu görülmüştür. Alkali sülfür liç prosesinde Na2S konsantrasyonunun, çalışma sıcaklığının ve süresinin etkisi incelenirken, sabit tutulan parametreler ise numune miktarı (5 g), karıştırma hızı(300 devir/dakika), çözelti miktarı (100 ml), NaOH konsantrasyonu (0,75M)'dır. Deney sonuçlarına göre, antimonun alkali sülfür liç çözeltisi içerisindeki çözünürlüğünün çalışma süresi ile çok değişmediği, fakat Na2S konsantrasyonu ve özellikle çalışma sıcaklığına bağlı olarak değişim gösterdiği görülmüştür. Artan Na2S konsantrasyonu, çalışma sıcaklığı ve süresi ile çözünürlüğün de arttığı tespit edilmiştir. 90oC sıcaklıkta, 3M Na2S ve 0,75M NaOH içeren alkali sülfür çözeltisi kullanılarak 8 saat süren deney koşulları altında en yüksek verim %88,52 olarak bulunmuştur. The use of antimony (Sb) and natural sulphate (Na2S), known as one of the old metals, it dates back to 4000 BC. Antimony is rarely found in nature. It has a high affinity with sulfur (S) and metals like copper (Cu), lead (Pb) and silver (Ag). Therefore, antimony is also known as `a metal not found alone`.Antimony is in the 5A group of the periodic table and is found between arsenic (As) and bismuth (Bi) metals. Although it has a metallic in chemical character, it shows nonmetallic behavior due to its weak conductor of heat and electricity. There are four oxidation states of antimony. These are -3, 0, +3 and +5. Metallic antimony is insoluble at room temperature although its compounds are soluble in very strong acid and base conditions. The predominant species of the antimony compounds are Sb(OH)6 for pentavalent forms and Sb (OH)3 for trivalent forms under neutral conditions. Antimony was used as medicine and cosmetic product, but also in mirrors, bells and containers by people in past. Today, the use of antimony is quite wide. The most important antimony compound produced is antimony trioxide (Sb2O3) and is used to improve the flame-retardant properties of plastics, rubbers, textile products, paints, toys and other flammable materials. In addition, antimony compounds are used as a decolourant and purifying additive in glass and ceramic manufacturing. Antimony as alloy metal is generally used in grids for lead-acid battery production, while other applications include ammunition, anti-friction bearings, cable sheaths, corrosionresistant pumps and pipes, roofing sheets, solder, furnace liner. The oxide and sulphate structures of the antimony are used as coloring agents in paints. Stibnite (Sb2S3) reflecting infrared radiation is used in camouflage paints and liners of automobile brakes. Antimony is also used in the pharmaceutical industry and in the electronics industry.The known amount of antimony in the earth crust is about 0.2 g/tonnes and in nature there are more than 100 primary and secondary minerals. As the antimony has a high affinity for sulfur, primary mineral sources are generally sulfides. In oxygen-rich environmental conditions, the sulfide structures of antimony react with oxygen to form secondary minerals. The most known and industrially important ore is stibnite (Sb2S3) containing 71.7% antimony.According to the United States Geological Survey (USGS) report, China is a leader in antimony world reserves, and plays a dominant role in the production of ore and constitutes approximately 74% of world production. The other countries which have significant reserves and production amounts from ore but less than the Chinese are Bolivia, South Africa, Tajikistan, Russia, Turkey and Australia.The usage area of antimony that the largest market share is flame-retardant has increased. With increasing usage area of antimony, reserves and production from ore in small number of countries show a significant market deficit. For this reason, the European Commission declared antimony as one of the critical raw materials in 2014. In order to prevent the expected market deficit, the countries have started to produce from secondary sources. Today, scrap lead acid batteries are used as secondary sources for the production of antimony. Secondary sources to be used in the future areindustrial wastes generated during the production of lead (Pb), copper (Cu), gold (Au)and antimony (Sb). The production of antimony from wastes, together with the growing production volume of copper and lead, promises to prevent the production of primary antimony.Pyrometallurgical and electrometallurgical methods are used in secondary lead production. Therefore, depending on the equipment used and the materials fed to the process, the slags formed in the different steps of the process have different compositions. According to the results of literature studies, the antimony amount of slag produced during the production of secondary lead by electrolytic method is generally higher than antimony amount of slag produced during the production by pyrometallurgical method.There are several studies in the literature using pyrometallurgical and hydrometallurgical methods for the recovery of antimony from industrial wastes. Disadvantages of the pyrometallurgical method are that process is long, cost is high and the recycling rate is low. Hydrometallurgical method that has developed as alternatively is a two-stage process which continues with electrolytic recovery, oxidative precipitation or crystallization methods. In the hydrometallurgical method, two solvent systems are used as alkaline sulfide leaching and acidic chloride leaching. Alkaline sulfide leaching, which is a more selective method for antimony, is the most preferred method in industry. The solution consists of a mixture of sodium sulfide (Na2S) and sodium hydroxide (NaOH) and after the reactions sodium thioantimonite (Na3SbS3) or sodium thioantimonate (Na3SbS4) solution is formed as the product.In this study, laboratory scale studies were carried out on the recovery of antimony from slag obtained during the refining of the ingot lead from the scrap lead-acid recycling process. Alkaline sulfide leaching process, a hydrometallurgical method, was applied to the slag containing 4.8% Sb. The effect of leaching temperature (25oC, 60oC, 90oC), leaching time (2 h, 4 h, 6 h and 8 h) and sodium sulfide (Na2S) concentration (1M, 2M, 3M) on the amount of dissolution of antimony in slag were investigated. In addition, the effect of the determined parameters on the yield of antimony dissolution and optimum experimental conditions were defined using MINITAB program and the interpretation of the test results was supported. In addition, the effect of Na2S amount on the behavior of antimony and other elements in the slag was investigated thermochemically using FactSage computer program.Firstly, the slag used in the experiments was analyzed by sieving. Six different sieves were used but the effect of sieve analysis was not observed according to results of chemical analysis. Therefore, all slags were mixed and grinded. After chemical analysis, slag was found that it contains high percentage of Pb (91.65%) and 4.8% Sb. The mineralogical analysis was made using XRD. According to results, the main phases were found as PbO in tetragonal and orthorhombic structure, Sb2O3 in cubic structure and SnO2 in tetragonal structure.While the effect of Na2S concentration, leaching temperature and leaching time in the alkaline sulfide leaching process are examined, the fixed parameters are sample amount (5 g), mixing speed (300 rpm), solution amount (100 ml), NaOH concentration (0.75M). According to the test results, the solubility of the antimony in the alkaline sulfide leach solution did not change much with the leaching time but showed a change in Na2S concentration and especially the leaching temperature. Increasing of solubility of antimony was determined while Na2S concentration, leaching temperature and time increased.The effect of Na2S concentration was evaluated under 2 hours experimental time and 60oC temperature conditions. While the yield was found as about 36.9% in the solution containing 3M Na2S, the yield in the solution containing 2M and 1M Na2S was found to be about 32.6% and 21.2%, respectively. The effect of the leaching time was evaluated under 60oC temperature conditions. Experiments with solutions containing 1M, 2M and 3M Na2S were carried out for 8 hours and samples were taken at 2h, 4h, 6h and 8h. After 8 hours, the yield obtained in the presence of 1M Na2S is 32.48%, the yield obtained in the presence of 2M Na2S is 44.37% and the yield obtained in the presence of 3M Na2S is 45.17%.The effect of the leaching temperature was evaluated under the temperature conditions of 25oC, 60oc and 90oC. Experiments were performed using solutions containing 1M, 2M and 3M Na2S. Obtained results; after 8 hours, yield was found as about 12.58% in the solution containing 3M Na2S at room temperature (25oC), yields were found as approximately 45.17% and 88.52% at 60oC and 90oC, respectively. After 8 hours, yields were found as about 10.06%, 44.37% and 77.53% in the solution containing 2M Na2S at 25oC, 60oC and 90oC, respectively. After 8 hours, yields were found as about10.39%, 32.48% and 55.06% in the solution containing 1M Na2S at 25oC, 60oC and 90oC, respectively.When the Na2S concentration, leaching temperature and time were examined, it was seen that the most effective factor was temperature for solubility of the antimony in the alkaline sulfide solution. The highest yield was found to be 88.52% under 8 hours experimental conditions using alkaline sulfide solution containing 3M Na2S and 0.75M NaOH at a temperature of 90oC. 81

YÖK Tez No: 586391 Magnezya, çelik endüstrisi için son derece önemli bir refrakter malzemedir. Magnezyanın önemi onun; yüksek refrakterlik özelliğinden, kabul edilebilir düzeydeki hidrasyon direncinden, yüksek sıcaklık ve bazik ortamlardaki kimyasal kararlılığından kaynaklanır. Genellikle şekilli (tuğla tipi) refrakterler için %95-99 MgO içeren refrakterler kullanılır. Hangi tür magnezyanın belirli bir amaç için üretilecek ürüne uygunluğunu saptamak için birçok parametre değerlendirmeye alınmaktadır. Bu yüksek lisans tez çalışmasında, farklı oranlarda alümina zengin spinel ve tabular alümina içeren magnezya esaslı serbest akan refrakter malzemelerde kimyasal bileşimin malzemelerin fiziksel ve mekanik özelliklerine etkisi araştırılmıştır. Hazırlanan karışımlar titreşim altında kalıplara döküm yapılarak 50x50x50 mm ebatında küp şeklinde ve cüruf testi için potalı numuneler üretilmiştir. Elde edilen numuneler 100 °C etüvde kurutulularak 1600 °C'de pişirilmiştir. Pişirilen numunelere; görünür porozite, bulk yoğunluk gibi fiziksel, basma mukavemeti gibi mekanik, cüruf korozyon testi gibi kimyasal, XRD, XRF ve SEM/EDS gibi karakterizasyona yönelik deney ve testler uygulanmıştır. Bu çalışmada, potalı numunelere cüruf-refrakter korozyon testi gerçekleştirilmiş ve korozyona uğrayan refrakterdeki cüruf yayınım alanının analizi bilgisayar destekli görüntü analiz programı ile yapılmıştır. Bu testler sonucunda Alümina zengin spinel ve Tabular alümina katkılı MgO dökülebilir refrakter numunelerin performansları karşılaştırmalı analiz edilerek, ürün özelliklerinin geliştirilmesi amaçlanmıştır. Magnesia is an extremely important material for the refractories used in steel production. Magnesia has high importance due to its high refractoriness property, acceptable hydration resistance, high temperature and chemical stability in alkaline environment. %95-99 MgO containing magnesia is generally used for shaped refractories. Many parameters are evaluated to determine which type of magnesia is suitable for the product to be produced for a particular purpose. In this master thesis study, the influence of the chemical composition on the physical and mechanical properties of the materials were investigated in magnesia based self flowing refractories containing alumina rich spinel and tabular alumina at different ratios. The prepared mixtures were casted in a vibrating mold to produce 50x50x50 mm sized cubic samples and slag corrosion testing samples. The obtained samples were dried in an oven at 100 °C and sintered at 1600 °C. Physical tests such as bulk density, apparent porosity and water absorption determination, mechanical tests such as compression strength test, chemical tests such slag corrosion test and other characterization analyses like XRD, XRF and SEM/EDS were applied to the fired samples. The Crucible method was applied to sintered refractory samples to determine the corrosion between slag and refractory. In this study, this method was supported by a computer aided surface analyze system. As a result of these tests, it was aimed to develop the properties of the product further by comparing the mechanical strength and chemical corrosion performances of the MgO based self-flowing refractory samples containing Alumina rich spinel and Tabular alumina.

Çalışmada Baryum (Ba), Bizmut (Bi) ve Seryum (Ce) içerikli aşıların mikro yapısal ve mekanik özelliklere olan etkileri incelenmiştir. Kullanılan aşılayıcılar arasında Baryum (Ba) esaslı aşılayıcı malzemenin Kükürt (S) elementi kimyasal analizine ve mikro yapıya olan etkisi incelenmiştir. Yüksek Baryum ihtiva eden aşılayıcı malzemelerin Kükürt (S) elementi üzerine %S seviyesini düşürdüğü gözlenmiştir. Aşılayıcı malzemedeki % Baryum (Ba) değeri yüksek olan aşılayıcı malzemenin %S değerini diğer aşılayıcı malzemeye göre daha düşük seviyelere indirdiği görülmüştür. Kullanılan Baryumlu aşılayıcılar, Bizmut(Bi) ve Seryum esaslı Aşılayıcılar sırasıyla %0,2 ve %0,3 ilave oranları ile kullanılmıştır. Baryum esaslı aşılayıcı malzemeler Küreselleştirici malzeme Ferro-Siliko-Magnezyum (FeSiMg) üzerine örtü aşılayıcı olarak uygulanmıştır. Bizmut ve Seryum esaslı aşılayıcılar geç aşılama yöntemi ile sıvı metale ilave edilmiştir. 5 mm, 15mm, 25 mm, 35 mm ve 50 mm ölçülerinde basamak modeli yardımı ile kesit kalınlıklarına göre aşılayıcı malzemenin mikro yapı içerisinde oluşturduğu küreler incelenmiştir. Kesit kalınlığı 5mm'den 50 mm'ye doğru gidildikçe küre sayılarında azalma ve küre boyutlarında büyüme gözlenmiştir. Yine sertlik değerleri incelemelerinde mikro yapı ile paralel sonuçlara rastlanmıştır. 5 mm kesit kalınlığında en sert yapı elde edilmiştir. %0,2 ve %0,3 ilave oranı ile Bizmut ve Seryum esaslı aşılayıcılarda %0,3 oranla kullanımda küre sayılarındaki artış sebebi ile sertlik değerlerinde düşüş gözlenmişti, The effects of inoculants with Barium (Ba), Bismuth (Bi) and Cerium (Ce) on microstructural and mechanic properties are investigated within the scope of this study. Among the used inoculants, the impact of inoculants containing Barium (Ba) on the chemical analysis of the element Sulfur (S) and microstructure is analyzed. It is observed that the inoculants with high content of barium reduce the level of %S of the element Sulfur (S). Inoculants with higher content of Barium (Ba) decrease %S value more than inoculants with lower content of Barium (Ba). Inoculants with Barium (Ba), inoculants with Bismuth (Bi) and Cerium (Ce) are used with the ratio of % 0,2 and % 0,3 respectively. Inoculants with Barium (Ba) are applied as coat inoculants over spheroidal material Ferro Silicon Magnesium (FeSiMg). Inoculants with Bismut and Cerium are added to liquid metal with the late inoculation method. The spheres, which are formed in microstructure by inoculants, are investigated according to section thickness with the help of step model of sizes 5 mm, 15 mm, 25 mm, 35 mm, and 50 mm. As section thickness shift from 5 mm to 50 mm, the reduction in the number of spheres and the growth of the sizes of spheres are found out. Similar results are shown with the microstructure through the investigation of hardness value. The hardest material is obtained in the section thickness of 5 mm. With the inoculants with Bismuth and Cerium, added in ratio of %0,2 and %0,3; a decrease in hardness value is observed in the use with the ratio of %0,3 due to the increase in the number of spheres.

Bu doktora tez çalışmasının amacı yarı katı faz dönüşüm sıcaklıklarında çeliklerin tikso dövme ile şekillendirilmesi için gerekli parametrelerin incelenmesi ve en uygun parametrelerde endüstriyel bir prototip ürün üretilmesini sağlamaktır. Çeliklerde tikso dövme ile ilgili günümüze kadar laboratuvar ölçekli çok sayıda çalışma yapılmış olması sebebiyle, öncelikle tikso dövme için gerekli koşullar belirlenmiş ve başarılı olan tüm çalışmalarda belirtilen parametreler üzerinde iyileştirmeler yapılmıştır. Yapılan çalışmaların en önemli iki özelliği, tikso sıcaklık aralığı geniş metallerin kullanılması ve ısıtma ekipmanı olarak indüksiyon sisteminin tercih edilmesidir. İndüksiyon sistemi, özellikle metal ve alaşımlarında daha hızlı ve stabil bir ısıtma sağladığı için bu sistem tercih edilmektedir. Bu çalışmanın özgün yanı, hali hazırda ticari olarak kullanılan bir çelik kalitesinde (C70S6) tikso dövme çalışmasının yapılmış olması ve bu çelik kullanılarak üretilen biyel kolunun endüstriyel tikso dövme proses parametrelerin belirlenmiş olmasıdır. Yapılan bu çalışmada otomotiv sektöründe en çok kullanılan C70S6 ve 100Cr6 mikro alaşımlı çelikler tercih edilmiştir. Bu çeliklerin diğer bir özelliği ise, yarı katı faz aralığı geniş olması sebebiyle tikso dövmeye uygun çelikler olmasıdır. Özellikle 100Cr6 yarı katı şekillendirme çalışmalarında en çok tercih edilen mikro alaşımlı çelik türüdür. C70S6 ise 100Cr6'ya göre yarı katı faz aralığı dar olmasına rağmen, otomotiv sektöründe en çok kullanılan mikro alaşımlı çeliktir. Yapılan bu çalışmada öncelikle, mevcut bilimsel çalışmalar değerlendirlmiş ve yarı katı şekillendime çalışmalarının bilimsel ve teknik anlamda ortak noktaları belirlenmiştir. Bu sayede kullanılacak yöntemler ve teçhizatlar konusunda araştırmalar yapılmıştır. Deneysel çalışmaların başarılı olabilmesi için öncelikle proses gereksinimleri tanımlanmıştır. Bu sebeple, ısıtma düzeneğinin en önemli unsur olduğu farkedilmiştir. Yapılan mevcut çalışmalarda farklı indüksiyon sistemleri kullanıldığından, mevcut çelik türlerinin yarı kat faz aralığına doğru şekilde ısıtılması için farklı tip indüksiyon cihazlarında denemeler yapılmıştır. Bu amaçla öncelikle levha tip indüksiyon cihazı kullanılmış ve proses sıcaklığı belirlenerek elde edilen mikroyapılar incelenmiştir. Daha sonra ısıtma rejiminin avantajı kullanılarak yatay indüksiyon fırını kullanılmasına karar verilmiştir. Ancak yatay indüksiyon cihazında, yüksek sıcaklıklarda numunelerin transferinde yaşanan zorluklar ve sıcaklık ve ısıtma süresinin kontrollü olmaması sebebiyle sistem geliştirilerek dikey tip indüksiyon cihazı kullanılmasına karar verilmiştir. Dikey indüksiyon sisteminde her iki çelik için yarı katı faz aralığı belirlenerek, bu faz aralığında seçilen sıcaklıklara kadar numuneler ısıtılmış ve su verilerek elde edilen mikroyapı farklılıkları incelenmiştir. Her iki çelik için farklı tikso dövme sıcaklıkları belirlendikten sonra, otomotiv sektöründe biyel kollarında kullanılan C70S6 mikro alaşımlı çeliğinin belirlenen parametrelerle tikso dövme ile şekillendirilmesi sağlanmıştır. Farklı sıcaklıklarda yapılan denemeler sonrasında, kapalı kalıp sisteminde tikso dövme işlemi ile biyel kolu prototipi üretilmiştir. Elde edilen sonuçlar incelenerek, proses parametreleri geliştirilmiş ve iyileştirme çalışmaları üzerinde durulmuştur. Optimum parametreler ile elde edilen biyel kolu prototipinde çeşitli mekanik deneyler yapılmış ve sonuçlar geleneksel sıcak dövme ile üretilen biyel kolu numuneleri ile karşılaştırılmıştır. Yapılan çalışmalar sonucunda tikso dövme ile üretilen biyel kolunun mekanik özelliklerinin, geleneksel dövme ile üretilen biyel kolunun mekanik özelliklerini yeterli oranda karşıladığı görülmüştür. Tüm bu çalışmalar TÜBİTAK TEYDEB (Proje No: 3130030) projesi kapsamında gerçekleştirilmiş ve başarılı şekilde sonuçlandırılmıştır. The purpose of this doctoral thesis study is to examine the thixoforging parameters of steels at semi solid phase transformation temperatures and to produce an industrial prototype product with the most suitable parameters. Since there are many laboratory scale thixoforging studies for various steels in the literature, the required parameters for the thixoforging have been determined and improvements have been made on the process parameters specified in all these successful studies. The two most important characteristics of the subjected thixoforging studies are the use of metals which have wide thixo temperature range and the preference of the induction heating system as an equipment. The novelty of this study arises from a commercial grade steel (C70S6) was employed and industrial thixoforging process parameters of a prototype connecting rod made of this steel was determined. In this study, the most commonly used C70S6 and 100Cr6 micro alloyed steels which are also preferred in the automotive industry have been preffered for our trials. Another feature of these steels is that they are suitable for thixoforging applications due to their wide range of semi-solid phase. In particular, 100Cr6 is the most preferred type of micro alloyed steel in semi-solid forging works and C70S6 is the most widely used micro alloy steeled in the automotive industry, although the semisolid phase range is narrow. Based on this reason, limited laboratory scale trials was performed by using this type of steel until now. In this study, firstly, the existing scientific studies were evaluated and the common points of the semi-solid shaping studies in scientific and technical terms were determined. In this way, researches have been made on the methods and equipments to be used. During the study, firstly, semi-solid phase intervals were determined for both steels and the samples were heated up to the selected temperatures in this range and the microstructure differences obtained by water quenched were investigated. Both, numerical and theorical ways were used for identifiying semi solid intervals and phase diagrams for both steels. Especially, ThermoCALC software was used for determining semi solid temperatures and intervals, then trials in different induction devices helped us for confirming all outputs of ThermoCALC software. In order for the experimental studies to be successful, the process requirements are defined first. Therefore, it has been recognized that the heating device is the most important element. Since different induction systems are used in the current studies, different types of induction devices have been tested for the proper heating of the existing steel alloys to determine semi solid phase range. For this purpose, plate induction device was used firstly and microstructures obtained by determining process temperature were examined. This plate induction device is already used in forged hand tools production line for hardening of tool surfaces. Plate induction device helped us for first trials of thixoforging temperatures which we want to reach out. Thanks to this device, the effects of the temperatures mentioned in the literature were confirmed on the microstructure of the steels. It was then decided to use the horizontal induction furnace using the advantage of the heating regime.In addition, homogenous heating can be obtained by horizontal induction furnace by using different type of thermocouples. Due to some issues on heating control inputs and transfering problem between furnace and die tools, vertical induction furnace were designed and further trials were performed in this developed system. By using new vertical induction system, different thixoforging temperatures were confirmed which was already mentioned by ThermoCALC results previously. After experimential studies at elevated temperatures, the prototype of the connecting rod was produced by thixoforging method in the closed die system. For this purpose, 1/7 scales of commercial connecting rod was designed for trials and thixoforging was done within selected temperatures. In order to manufacture the connecting rods by thixoforgingprocess, a fully closed die assembly was designed.In this design, the sample workpiece is first placed on the punch of the lower die. After closing the upper and lower dies, lower punch is moved upward by a mechanical press with a capacity of 400 tons into the closed die cavity to form the billet. The connecting rod was ejected from the die and cooled down to room temperature in air. After determining different thixoforging temperatures for both steels, it was ensured that C70S6 micro alloyed steel used for connecting rods in automotive industry was shaped by thixoforging with selected heating parameters in the range of 1400-1460°C During all experiments, die temperature was controlled in the range of 100 and 150°C. At the temperature of 1400°C, the die could not be completely filled by the material and only the big end of the connecting rod could be formed. Increasing the forging temperature by about 20°C (1420°C), although a larger volume of the die could be filled by the material, it was still insufficient for obtaining the connecting rod in its final form and some materials resulted in flash formation around the big end. Thixoforging temperature of 1440°C exhibited almost complete formation of the big end without any flash formation. At this temperature, however, the small end of the connecting rod could not be properly obtained, and a fold formation in the big end toward the beam section of the connecting rod was also observed. Further increasing the forging temperature to 1460°C to see the effect of much higher temperature, although provided material flow in some extent toward the small end, the obtained shape was far from the desired geometry of the connecting rod and the flash formation around the big end was reappeared. According to the results of thixoforging experiments performed in this study, the samples thixoforged at 1440°C resulted in better forms of the connecting rod among the others. In those samples, liquid volume fraction was estimated around 0.35. On the other hand, those samples still contain some imperfections such as incomplete formation of the small end and fold formation in the big end toward the beam section of the connecting rod, both of which need to be corrected. The induction heating device and the mechanical press were located very close to each other to minimize the temperature drop as much. By analyzing the obtained results, optimum process temperature was determined due to flash ratio and visual inspection results about surface quality. Then, process parameters were developed and improvement studies were emphasized for new trials. Thixoforging experiments were repeated by using the modified die design, and it was shown that these imperfections on the connecting rod could be eliminated. Various mechanical tests and microstuctural examinations were performed on the connecting rod prototype obtained by optimum parameters and the results were compared with the connecting rod samples produced by conventional hot forging. For the microstructural examinations, samples were prepared in the standard metallographic procedure and examined by optical microscope and scanning electron microscope after etching. A scanning electron microscope equipped with EDS was also used for semiquantitative identification of the second-phase particles in the microstructure of as-quenched samples. Prior austenite grain size was determined according to the lineal intercept method, while volume fraction was estimated by the point counting method. Interlamellar spacing of pearlite was calculated as the mean true spacing in accordance with the procedure proposed. Hardness was measured under a load of 10 kg. At least five measurements were taken on the surface of each sample, and the results were averaged. Tensile test samples which were machined from the thixoforged connecting rods were subjected to tensile test at a crosshead speed of 2 mm/min. Samples which were produced by conventional hot forging at 1280°C were also subjected to tensile test for comparison. Following the tensile tests, fracture surface of the samples was examined by a scanning electron microscope. In order to check the thixoforged connecting rods against any defects arising from the forming process and die design, finite element analysis was performed by a finite element analysis software. As a result of this study, the mechanical properties of the thixoforged connecting rod meet the mechanical properties of conventional hot forging. Thixoforging of C70S6 steel has been assessed by using a scaled-down model of a commercial vehicle connecting rod. The current work has demonstrated that C70S6-grade steel can be successfully thixoforged at 1440°C in the form of scaled-down connecting rod without excessive flash formation. Mechanical test results showed that hardness and strength values after thixoforging can be maintained at almost similar levels with those presented by conventional hot forging. However ductility is significantly decreased due to grain boundary ferrite network upon thixoforging. This results tell us for the success of this study and also means thixoforging may used for different type of forged parts instead of conventional hot forging for several industrial application. All of these studies were carried out within the scope of TÜBİTAK TEYDEB project (Project No: 3130030) and were successfully completed. 108

Bu çalışmada, Sr-modifiyeli A356 alüminyum alaşımı kullanılarak alçak basınçlı döküm teknolojisi ile üretilen jantlarda, ısıl işlem aşamalarının akma-çekme mukavemeti, sertlik ve uzama değerleri üzerindeki etkisi incelenmiştir. Çalışma temel olarak; mevcut ısıl işlem aşamalarının ve boya prosesinin etkisinin incelenmesi, çözeltiye alma işleminin ötektik silisyum morfolojisi ve mekanik özellikler üzerindeki etkisinin incelenmesi, deney tasarımı yöntemi ile mekanik özellikleri etkileyen ana faktörlerin belirlenmesi ve şartların optimize edilmesi, su verme aşamasının mekanik özellikler ve soğuma hızı üzerindeki etkisinin incelenmesi olarak dört ana bölümden oluşmaktadır. Deneyler sıcaklık kontrollü laboratuvar tipi fırınlarda gerçekleştirilmiştir. Jant üzerinden alınan numunelere çekme ve sertlik testi uygulanmış, optik mikroskop ile mikroyapı analizleri yapılmıştır. Çalışma sonucunda aşırı doymuş katı özelti oluşturmak için 480°C'de çözeltiye alma işleminin yetersiz olduğu, uygun çözeltiye alma işleminin ötektik silisyumların küreselleşmesiyle uzama değerlerini önemli ölçüde arttırdığı, ancak akma ve sertlik değerlerini tek başına etkilemediği anlaşılmıştır. Bunun yanı sıra, farklı çözeltiye alma ve suni yaşlandırma kombinasyonlarında akma ve sertlik değerlerinde önemli değişkenlikler gözlemlenmiştir. Deney tasarımı ve regresyon analizine göre, çözeltiye alma sıcaklığı, çözeltiye alma süresi, suni yaşlandırma sıcaklığı ve suni yaşlandırma süresine bağlı formulasyonlar oluşturulmuştur ve istenilen mekanik özelliklere göre optimum şartlar belirlenmiştir. Farklı su verme ortamlarında yapılan deneyler sonucunda soğuma hızları ve Leidenfrost noktaları elde edilmiştir. In this study, the effect of heat treatment stages on the yield-ultimate tensile strength, the hardness and the elongation of the wheels produced by low-pressure die-casting technology using Sr-modified A356 alloy, is examined. The study consists of fundamentally four steps as follow; investigation of the effect of current heat treatment stages and dye process, the effect of the solution treatment on the eutectic silicon morphology and the mechanical properties, determination of the main factors affecting the mechanical properties through the design of experiment and optimizing the conditions, and the effect of the quenching phase on the cooling rate and the mechanical properties. The experiments were carried out with temperature controlled laboratory furnaces. Tensile and hardness testing was applied to the specimen taken on the wheel and microstructure analyzes were performed by using an optical microscope. As a result of the study, it was determined that 480°C is not sufficient to provide a supersaturated solution for catalyzing the precipitation hardening and the elongation values can be enhanced through the proper spherodization of the eutectic silicons. Solution treatment has no effect on yield-ultimate tensile strength and hardness by oneself. Whereas it was determined that values vary considerably when the same aging or painting process applied after different solution treatments. According to design of experiment and regression analysis, the formulas were obtained based on solution temperature, solution time, artificial aging temperature, and artificial aging time. Optimal heat treatment parameters were determined for desired mechanical properties. Cooling rates and Leidenfrost points were obtained at different quenching mediums. 109

Çalışmanın amacı, ticari bir ürünün yüksek basınçlı döküm yöntemiyle üretimi sürecinde, döküm simülasyon yazılımı (Magmasoft) kullanılarak simülasyon ortamında gerçekleştirilen çalışmalarla optimum kalıp tasarımı ve döküm süreci parametrelerinin belirlenmesi, belirlenen parametreler ile yüksek basınçlı döküm hattında üretimin gerçekleştirilmesidir. Çalışmada, ağır vasıtalarda kullanılan hava kurutucu parçasının optimum kalıp tasarımı ve döküm süreci parametreleri belirlenmiştir. Bu süreçte, hem kalıp tasarımı (yolluk ve hava cebi sistemi) hem de yüksek basınçlı döküm sürecine en çok etki eden döküm sıcaklığı (initial temperature), enjeksiyon basıncı (injection pressure) ve enjeksiyon hızı (injection velocity) parametreleri simülasyon ortamında parametrik olarak ele alınmıştır. Yürütülen simülasyon çalışmalarının katılaşma sonuçları incelendiğinde, simülasyon ortamında katılaşma sürecine enjeksiyon basıncı değişkenliğinin bir etkisinin olmadığı tespit edilmiştir. Diğer yandan, dolum sonuçları incelendiğinde optimum döküm sıcaklığının 625 °C ve optimum enjeksiyon hızının birbirine yakın sonuçlar sergileyen 3 farklı enjeksiyon hızı olmak üzere 2 m/s, 3 m/s ve 4 m/s olduğu tespit edilmiştir. Belirlenen optimum kalıp tasarımı ve süreç parametreleri ile dökümü gerçekleştirilen parçalar, dijital radyografik muayeneye tabi tutularak döküm ve simülasyon sonuçları karşılaştırılmıştır. Radyografik muayene sonuçları ışığında, 2 m/s, 3 m/s ve 4 m/s enjeksiyon hızlarında olmak üzere gerçekleştirilen dökümler değerlendirildiğinde, 2 m/s ve 3 m/s enjeksiyon hızlarında dökülen parçalarda ASTM E2422 standardına göre sırasıyla 7 ve 5 seviyelerinde soğuk birleşme (cold fill) hatalarına rastlanırken 4 m/s enjeksiyon hızına sahip parçada herhangi bir hata gözlemlenmemiş olup, radyografik muayene sonucu optimum enjeksiyon hızının 4 m/s olduğu tespit edilmiştir., The aim of this study is to determine the optimum die design and casting process parameters by using the casting simulation software (Magmasoft) during the production process of a commercial product by high pressure casting method and to produce the casting process parameters with the determined parameters on the high pressure casting line. In this study, optimum die design and casting process parameters of an air dryer part used in heavy vehicles were determined. Within the process, both the die design (runner and overflows system) and the initial temperature that affect most to high pressure die casting process, injection pressure and injection velocity parameters are handled parametically in the simulation inter face. When the solidification results of the simulation studies were examined, it was found that the injection pressure variability had no effect on the solidification process in the simulation context. On the other hand, when the filling results were examined, it was found that the optimum casting temperature was 625 °C and the optimum rate of injection was 2 m/s, 3 m/s and 4 m/s, three different injection rates showing similar results. The casting and simulation results were compared by the casted parts and digital radiographic examination with the determined optimum mold design and process parameters. In the consideration of the radiographic examination results, when the castings performed at 2 m/s, 3 m/s and 4 m/s injection rates are evaluated, it is observed that while cold fill failure is seen castings at 2 m/s and 3 m/s injection rates at 7 and 5 levels, respectively according to ASTM E2422 standard, the part casted at 4 m/s rate of injection seen no failure and it is obtained that the optimum rate of injection result of radiographic examination is 4 m/s.

Alüminyum alaşımları; düşük yoğunlukları, yüksek özgül mukavemetleri, iyi korozyon dirençleri ve mükemmel şekilalabilirlikleri sayesinde mühendislikte yaygın olarak kullanılmaktadır. Gelişen teknoloji ile birlikte otomotiv, havacılık, savunma ve elektrik-elektronik gibi endüstriyel alanlarda kullanımı artmaktadır. Yenilenemez enerji kaynaklarının gittikçe azalması ve temininin zaman geçtikçe zorlaşması, enerji sarfiyatlarında yapılacak gelişmeleri tetikleyen başlıca unsurlardan olmuştur. Bununla birlikte birçok endüstride ürün hafifletme, yapılan çalışmaların ana konusu haline gelmiştir.Alüminyum alaşımları; içerdikleri silisyum oranına bağlı olarak döküm alaşımları ve yoğrulabilir (dövme) alaşımları olarak sınıflandırılabilmektedir. Döküm alaşımları; ergiyik halde yüksek akıcılığa sahiptir ve kum kalıba döküm, kokil kalıba döküm ve basınçlı döküm gibi teknolojiler ile şekillendirilir. Yoğrulabilir alaşımlar ise çok daha az silisyum içeren (% ağ 0-4), düşük akıcılık özelliklerinden ötürü döküm ile şekillendirilebilmesi güç alaşımlardır. Çoğunlukla ekstrüzyon ve dövme gibi plastik şekil verme teknikleri ile şekillendirilirler.Yoğrulabilir alaşımların döküm ile şekillendirilebilmesi, yarı-katı şekillendirme yöntemleri ile mümkün hale gelmektedir. Yarı-katı şekillendirmenin akıcılığı arttırmasının yanı sıra, dökümde görülmesi muhtemel porozite ve çekinti hatalarının da önlenmesinde büyük katkısı bulunmaktadır. Mekanik ya da elektromanyetik bir kuvvet ile karıştırılan ve soğutulan ergiyik alaşımlar, küresel birincil fazlar oluşturur. Küresel fazlar, enjeksiyon kuvveti ile birbirleri üzerinden daha kolay kayabildiğinden, ergiyik akıcılığı artar. Tiksotropi ile açıklanan planar/laminar akış, ergiyiğin türbülans olmadan akmasını ve kalıbı daha sakin doldurmasını sağlamaktadır; planar/laminar akış sayesinde hazne ve kalıp içerisinde bulunan hava, türbülanslı akışın aksine ergiyik içinde hapsolmaz ve bu da yüksek basınçlı dökümde yaygın bir şekilde görülen porozite hatasınının önlenmesini sağlar. Kalıp ile ergiyik arasındaki sıcaklık farkı da azaldığından, hem çekinti sorunu önlenir hem de kalıbın maruz kalacağı ısıl deformasyon şiddeti azaltılır, bu da kalıp ömrünü olumlu şekilde etkiler. Katılaşma sonrası küreselleşmiş mikroyapı, mekanik dayanım değerlerinin ve tokluğun artmasını sağlar.Bu çalışmada, geleneksel döküm yöntemleri ile şekillendirilmesi güç olan ısıl sertleştirilebilir EN AW 6063 (AlMg0,7Si) alaşımı, 1,5 mm kesit kalınlığına sahip parça olarak yenilikçi bir yarı-katı şekillendirme yöntemi olan GISS (Gas Induced Semi-Solid) kullanılarak yüksek basınçlı döküm tekniği ile üretilmiştir. GISS yöntemi, ergiyik halde akıcılığı düşük 6063 alaşımını yarı-katı çamur formuna getirmek ve yüksek basınçlı dökümde uygulanan enjeksiyon kuvveti ile akıcılığını arttırarak alaşımın döküme uygun duruma getirilmesi için kullanılmıştır. Çıktı olarak, geleneksel sıvı faz döküm ile yarı-katı dökümün parça kalitesi üzerindeki etkileri incelenmiştir. Porozite, çekinti, akıcılığa bağlı dolum ve parçanın kalıptan sağlam çıkma yetisi, geleneksel yöntem ile yarı-katı döküm yöntemi ile üretilen parçalarda dökülebilirlik anlamında sonuç değişken olarak irdelenmiştir. Sertleştirme için 220°C sıcaklıkta 150 dakika yapay yaşlandırma ısıl işlemi gerçekleştirilmiştir. Geleneksel döküm ile yarı-katı dökümün mekanik özellikler üzerindeki etkilerinin görülebilmesi için ısıl işlem öncesi ve sonrası parçalara sertlik testi uygulanmıştır. Sonuçlar incelendiğinde, yarı-katı döküm yöntemi ile üretilmiş parçaların, geleneksel yöntem ile üretilmiş parçalara göre çok daha az döküm hatası içerdiği saptanmıştır. Dökülebilirliğin, yarı-katı şekillendirme ile geliştirilebildiği gözlemlenmiştir. Bununla birlikte, iki farklı yöntem ile üretilmiş parçaların sertlikleri arasında belirgin bir fark gözlenmeyip ortalama 45 HB olarak ölçülmüştür. Uygulanan yaşlandırma ısıl işlemi ile sertlik değerleri 55 HB civarına yükseltilebilmiştir. Çalışma kapsamında, geleneksel döküm yöntemleri ile şekillendirilmesi dökülebilirlik anlamında güç yoğrulabilir EN AW 6063 alaşımı, yenilikçi GISS yarı-katı döküm yöntemi kullanlılarak başarılı bir şekilde üretilmiştir. Yaşlandırma ısıl işlemi ile sertlik artıtılmıştır. Nowadays, energy consumption is one of the main issue in our daily life. Gradually decreasing fossil fuel sources, their harm to environment and costs during production and consumption of them lead scientists and engineers developing current technologies, especially in automotive industry. More effective motor technologies and lighter vehicles are potential outcome of improvement studies being done. According to studies and developments, aluminum and magnesium as light metals are preferred instead of conventional cast iron and steel alloys. Steel is the top engineering material with high strength, easy formability and prevalence but, high density of it causes high fuel consumptions in vehicles. Reducing weight with aluminum is a proper way to decrease fuel consumption and CO2 emissions in vehicles. Aluminum alloys are one of the most favorable applicant in metallic materials. Aluminum alloys have wide usage in engineering under favour of its low density, high specific strength, good corrosion resistance and great formability properties. Use of aluminum increases in automotive, aviation and defence, electric-electronic etc. industrial areas with developing technologies. Decrease in unrenewable energy sources and getting harder supply conditions in time become essential factors impel developments in energy consumption.Aluminum can be produced from bauxite by applying Bayer process (leaching) and Hall-Heroult process (electrolysis) respectively as primary production. These metallurgical processes, especially Hall-Heroult process, consume great amount of energy like 15 kWh/kg. Also, 4-5 kg bauxite is used for producing 1 kg aluminum. Technological developments are proceeding in primary production; according to US Department of Energy, 11 kWh/kg can be seized about in 2020. On the other hand, complicated processes and energy consumption values feature recycling as secondary production. Metallurgical improvements in recycling are promising; post-melting operations such as refining-degassing, and melt treatment helps high quality secondary products. Energy consumption in recycling is also nearly 0,8 kWh/kg.Aluminum alloys can be classified in casting alloys, wrought alloys and heat treatable alloys by considering their chemical composition. Casting alloys have high fluidity in melt state and formed with mostly sand casting, gravity casting and die casting techniques. Commercial casting alloys contain 4-20 wt. % silicon with variable Mg, Cu, Zn ratios. The most used casting alloys are 3xx and 4xx named series which are Al-Si-Cu-Mg and Al-Si alloys, approximately constitutes 90% of aluminum casting alloys. These alloys have high fluidty, good mold filing and have resistance to hot tearing. Wrought alloys have much lower silicon with low fludity, hard to be formed with casting process. These alloys contains around 1 wt. % silicon and mostly formed with extrusion and forging like plastic deformation techniques. Heat treatable alloys are the specific ones which have contains enough alloying element for precipitation hardening.High pressure die casting is an essential production method for producing near net shape automotive products. Production cycle time is low, 100's of parts can be cast in an hour. High solidification rate leads fine grain sized products. HPDC is an injection-like process of molten metal into steel molds. After die filling, high amount of pressure is applied to melt in the mold. With the help of pressure, porosity and shrinkage like casting defects an be minimalized. Also, vacuum systems are being used for preventing the most seen casting defect porosity. It is possible to produce variable cross sectioned and grift products. Applied injection speed helps the melt fill the mold properly, also eutectic and near eutectic die casting alloys are preferred to obtain best quality results. Achieving high strength can be provided with heat treatment but even small amount of porosity causes defects during heat treatment, especially in T6 heat treatment. Developments show using semi-solid processing and wrought alloys is the answer for stronger products.Semi-solid processing is invented in MIT in early 70's. Researches discovered the melts viscosity can be changed by stirring and cooling. Applied shear stress reduces the viscosity of the melt. Mechanical or electromagnetic stirred and cooled melt alloys generate spherical primary phases. These spherical phases have ability to slide over each other easily with applied injection force, which helps increasing melt fluidity. Planar flow is clarified with thixotropy, helps the melt to flow without turbulance and fill the mold still; owing to planar flow, air in the shot sleeve and mold doesn't entrapped in the melt contrarity to turbulance flow and this prevents a common die casting defect, porosity. Reduced temperature difference between mold and melt also prevents shrinkage and reduces exposed to thermal deformation intensity of the mold; which affects die life positive. Spherical microstructure after solidification leads to high mechanical strength and toughness. This process helps to increase the castability of low fluidity wrought alloys.GISS (Gas Induced Semi-Solid) is a novel semi-solid slurry generating method found in early 2000's. Inert gas is used for cooling the melt with vigorous agitation during semi-solid processing. A permeable graphite prob is used for introducing fine inert gas bubbles into the melt. Melt temperature is adjusted to a few temperature above of liquidus temperature, which enables producing semi-solid slurry after inert gas blowing. Graphite probe is immersed into the ladle just before pouring it into the shot sleeve and GISS processing can be done bot manually and automatic mode. Immersed graphite probe enables heat transfer in melt with transmission, which occurs between hot metal and cold prob, and also with the flow of the inert gas in the melt. Vigorous agitation and heat transfer leads partial solidification in melt and a-Al particles are generated. These dendritically solidified particles are broken with the flow of the inert gas, and turn into more globular shape. These globular particles are used for thixotropic manner. And also; broken globular and relatively smaller particles are act as secondary nuclei during solidification phase. In GISS method, relatively lower solid ratio is used divergently from other main rheocasting and thixocasting methods. Thus, GISS can be mentioned as partial-solid processing instead of semi-solid processing. GISS method can be applied to both casting alloys and wrought alloys as aluminum alloys and also magnesium alloys.In this study, hardenable EN AW 6063 (AlMg0,7Si) alloy which is difficult to be formed with conventional casting methods, produced with a novel semi-solid processing method GISS (Gas Induced Semi-Solid) adapted high pressure die casting technique. AnyCasting simulation program is used for comparison of conventional die casting and partial-solid processing. GISS method is used for forming having low fluidity in melt phase 6063 alloy to semi-solid slurry and make it suitable for die casting as increased fludity by applied injection force. Die temperature distribution is calculated with thermal camera between production cycles. As output, conventional die casting and partial-solid casting's affect on part quality is investigated. Porosity, shrinkage, mold filling based on fluidty and durable demolding ability are examined as outcome variables in both conventional and semi-solid casting methods. For hardening, aging at 220°C during 150 minutes is carried out. Radiographic analysis is used for determining internal casting defects. Hardness tests are applied to the parts before and after the heat treatment to observe the effects of conventional and semi-solid casting on mechanical properties. Metallographic and morphologic (SEM & EDS) analysis are carried out as characterization. 105

Otomotiv endüstrisi başta olmak üzere farklı endüstriler için üretilen parçaların hafifliği ve korozyon dayanımı gün geçtikçe önem kazanmaktadır. Aluminyum parçaların hafif, korozyon dayanımı yüksek ve farklı imalat yöntemleri ile üretilebilirliği nedeniyle üretimi gün geçtikçe artmaktadır. Bununla beraber sıvı aluminyumun korozif yapısı nedeniyle imalat sürecinde sıvı aluminyuma maruz kalan ekipmanların dayanımını azalmaktadır. Bu çalışmada sıvı ENAC-47000 serisi alaşım kullanılan sıvı aluminyum banyosunda, yüzey işlemi yapılmamış ve farklı seviyelerde borlama yapılmış 11SMnPb30+C alaşımlı çeliğin korozyon davranışları incelenmiştir. Gerçekleştirilen çalışmalar neticesinde ağırlık değişimi belirlenerek malzemedeki korozyon davranışı gözlemlenmiş, optik mikroskop, sertlik analizi, SEM ve EDS analizi ile elde edilen sonuçlar literatür bilgileri ışığında değerlendirilmiştir. The lightness and corrosion resistance of the parts produced for different industries, especially the automotive industry is becoming more and more significant day by day. The production of aluminum parts is increasing due to their lightness, high corrosion resistance and availability in different production methods. Besides, due to the corrosive nature of the liquid aluminum, it reduces the resistance of the equipment exposed to liquid aluminum during the manufacturing process. In this study, corrosion behavior of 11SMnPb30 + C alloy steel which is not surface treated and boronized at different levels was investigated in liquid aluminum, using liquid ENAC-47000 series alloy. As a result of the studies carried out, weight change was determined and the corrosion behavior of the material was observed. The results obtained by optical microscope, hardness analysis, SEM and EDS analysis were evaluated by considering the literature. 54

Yüzey modifikasyon işlemlerinden biri olarak sayılan borlama yöntemi, kapladıkları malzemelerin servis sahasında özelliklerini geliştirerek daha uzun süre hizmet etmesini sağlar. Borlama, metal ve alaşımların yüzeyinin sertlik, aşınma direnci ve korozyon direncini arttırırken aynı zamanda bu özellikleri yüksek sıcaklıklarda korumak ve erozyon direncini de arttırmak amacıyla da kullanılmaktadır. Bor, genellikle demir esaslı malzemelerde alaşım elementi veya yüzey sertleştirme amacı ile kullanılır. Borlama işleminin mekanizması, bor atomları ısı enerjisi etkisiyle metal yüzeyine yayınırlar ve esas metal atomlarıyla uygun borürler oluştururlar. Bor kaynağının fiziksel durumu katı, sıvı ya da gaz olabilir. Borlama işlemi genellikle 800-1100 ˚C sıcaklık aralığında, 1-12 saat süreyle yapılır. Dolgu malzemesi ve deoksidanlar borlama esnasında oksijeni tutarak redükleyici bir ortam oluştururlar. Borlama işlemi esnasında kullanılan yöntem, malzeme kompozisyonu, malzeme cinsi, işlem süresine ve işlem sıcaklığı elde edilen tabakaya etki eden faktörlerdir. Borlama ile yüksek sıcaklıklarda çelik malzeme yüzeyine, bor yayındırılarak, Fe2B ve/veya FeB fazları içeren borür tabakaları elde edilir. Çeliklerde bor yayınımı ile elde edilen tabakaların sertlik ve aşınma dirençleri önemli miktarlarda artırılabilmektedir. Bu çalışmada, sementasyon çeliği 850, 950 ve 1050 °C sıcaklıklarda 6, 8 ve 10 saat borlama işlemine tabi tutulmuştur. Borlama işlemi sonrası numunelerin yüzeyindeki mikroyapısal değişim optik mikroskop (OM), taramalı elektron mikroskopu (SEM), enerji dağılım spektroskopisi (EDS), X ışını kristalografisi (XRD), elementel yüzey haritalandırma analizi ve elektron geri saçılma kırınım analizi (EBSD) analizleriyle incelenmiştir. İşlem sonrası tüm numunelerin kaplamalarında testere dişi morfolojisi gözlenmiş olup yüzey pürüzlülüğü, mikrosertlik ve oluşan tabaka kalınlıkları her numune için ayrı ayrı ölçülmüştür. The boronizing method, which is considered as one of the surface modification processes, improves the properties of the materials they serve in the service area and enables them to serve for a longer period of time. While boronizing increases the hardness, abrasion resistance and corrosion resistance on the surface of metals and alloys, it is also used to protect these properties at high temperatures and develops the property of the erosion resistance. Boron is generally used for the purpose of alloying or surface hardening in iron based materials. Mechanism of borinizing process; boron atoms diffuses to the metal surface under the influence of heat energy and form borides with the metal atoms. During boronizing method, the physical condition of the boron source can be solid, liquid or gas. The boronizing is usually carried out at 800-1100 ˚C for 1-12 hours. The filler material and de-oxidants keep out the oxygen during the boronizing process by creating a reducing environment. The method used during the boring process, the composition of material, the type of the material, the processing time and the process temperature are the factors affecting the obtained coating layer. The boride layers containing Fe2B and / or FeB phases are obtained with boronizing on the surface of the steel material at high temperatures. The hardness and abrasion resistance of the layers obtained by boron diffusion in steel can be increased significantly. In this study, the cementation steel was carried out at 850, 950 and 1050 ºC for 6, 8 and 10 hours. The microstructure change on the surface of the samples after the boronizing process was investigated by optical microscope (OM), scanning electron microscope (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS), X-Ray diffraction analysis (XRD), elementel mapping analysis and electron backscatter diffraction (EBSD). Sawtooth morphology of all the samples were observed in the coatings and surface roughness, microhardness and layer thicknesses were measured separately for each sample. 112

YÖK Tez No: 586861 Alüminyum, 2,7 g/cm3 yoğunluğu ile en hafif metaller arasında yer almakta ve bu hafifliği sayesinde otomotiv, inşaat, uzay, havacılık ve gıda gibi pek çok sektörde uygulama alanı bulmaktadır. Hafifliğinin yanı sıra, alüminyum ve alaşımlarının gösterdiği yüksek korozyon direnci, yüksek ısıl iletkenlik, kolay şekillendirilebilir ve geri dönüştürülebilir olmaları, kullanımlarını daha da artırmaktadır. Sahip oldukları bu özellikleri ile alüminyum ve alaşımlarının, kullanıldıkları alanlarda aynı özellikleri gösterebilecek diğer malzemelere göre tüketimi azaltarak tasarruf sağladığı ve çevre dostu olduğu görülmektedir. Alüminyum alaşımları, mekanik ve korozyon özellikleri açısından üstün olmalarına rağmen, düşük yüzey sertliği ve düşük aşınma dirençleriyle bazı uygulama alanlarında kullanım ömrünü azaltmakta ve problem teşkil etmektedir. Bu özelliklerin geliştirilmesi ve malzemelere ihtiyaç duyulan özelliklerin kazandırılması, çeşitli yüzey işlemleri ile mümkün olabilmektedir. Son yıllarda devamlı gelişim gösteren yüzey teknolojilerinden biri olan mikro ark oksidasyon (MAO) yöntemi bir çok endüstriyel alanda bu tarz uygulamalara sahiptir. Mikro ark oksidasyon yöntemi ile alüminyum gibi hafif metallerin yüzeylerinde kaplamalar oluşturularak malzemelerin mekaniksel özellikleri, korozyon ve aşınma kabiliyetleri arttırılabilmektedir. Bu çalışmada, "H19" ve "H0" kondisyondaki 1050 ve 3105 Al alaşımlarına mikro ark oksidasyon prosesi uygulanmış ve yüzeyde seramik oksit tabakası oluşturulmuştır. Proses süresince parametreler ve elektrolit bileşimi değiştirilmemiş, "H0" kondisyon özellikleri için uygulanan nihai tav işleminin ve alaşım elementlerinin, oluşturulan oksit tabakasının performansına olan etkileri incelenmiştir. Mikro ark oksidasyon işleminin ardından, yüzeyde oluşturulan oksit kaplamaların özelliklerini belirlemek amacıyla çeşitli karakterizasyon çalışmaları yapılmıştır. Aluminum is one of the lightest metals with a density of 2,7 g/cm3 and it finds an application in many sectors such as automotive, construction, space, aviation and food with its light-weight properties. In addition to this; its high corrosion resistance, high thermal conductivity, good formability and recyclability characteristics enhanced the use of aluminum and alloys. With these properties, it is seen that aluminum and its alloys reduce the consumption compared to other materials which shows the same characteristics in the applications where they are used and they are environmentally friendly. Although, good mechanical and corrosion properties of aluminum alloys, it poses a problem that the poor surface hardness and abrasion resistance reduces the lifetime. Developing these properties and gaining the features needed for materials can be possible with various surface treatments. Micro arc oxidation method (MAO) is one of the surface technologies which has been continuously developing in recent years, used in many industrial fields. The mechanical, abrasion and corrosion properties of light metals can be increased by using micro arc oxidation method by forming coatings on their surfaces. In this work, micro arc oxidation process was applied to 1050 and 3105 Al alloys in "H19" and "H0" condition and formed ceramic oxide layer on the surface. During the process, the parameters and electrolyte composition were not changed because of the investigating the effects of the final annealing process for getting "H0" condition properties and alloying elements on the performance of the oxide layer. After micro arc oxidation process, some characterizations were made to determine the properties of the oxide coatings formed on the surface.

Dayanıklılığı, güvenilirliği, yaygın kullanım alanı, çevre dostu özelliği ve birçok teknik üstünlügü ile çağdaş toplum yaşantısının ayrılmaz bir parçası olan demir-çelik, geçmişten bu yana, sanayileşmenin temelini ve kalkınmanın itici gücünü oluşturmaktadır. Çelik ürünler insanlık tarihinin geçirdiği tüm evrelerde, toplumların gelişmesine yardımcı olmuştur. Öyle ki toplumsal gelişmişlik ölçütlerinden biri olarak kişi başına yılda okunan kitap saysı, yazılı basin takip etme oranı, eğitim düzeyi gibi uzunca bir dönem çelik kullanım miktarı da kullanılmıştır.Çelik sektörü, başta imalat olmak üzere pek çok sanayi dalıyla doğrudan ilişkilidir ve bu yönüyle kritik bir öneme sahiptir. Metalürjide nihai ürün olan çelik, sanayinin pek çok diğer kolunda yarı mamul olarak bu alanlara doğrudan etkindir. Örnek olarak, otomotiv, savunma, beyaz eşya, raylı ulaşım, inşaat, uçak, gemi sanayileri çeliğin ağırklıklı kullanıldığı endüstri dallarıdır.Türkiye'de demir çelik üretimine yönelik ilk çalışmalar, savunma sanayinin ihtiyacını karşılamak amacıyla Kırıkkale'de, 1928 yılında, Makine Kimya Endüstrisi'nde (MKE) başlamıştır.1937 yılında Mustafa Kemal Atatürk'ün direktifleri ile kurulan KARDEMİR'in kurulması ile yolculuğuna devam etmiştir. Ardından 1965 yılında ERDEMİR ve 1975 yılında İSDEMİR kurulmuş ve günümüzde de sahip olduğumuz üç entegre tesisle sektör büyümüştür. Ülkemizin ekonomi politikalarına uygun olarak 80'li yıllarda Elektrik Ark Fırınlarının da üretim sürecine katılmasıyla dünyanın büyük üreticileri arasına girmiştir. Elektrik Ark Fırınlarının kurulması daha düşük miktarlarda finansman gerektirmesi ve devlet teşviklerinin de etkisiyle hızla artış göstermiştir. Bu sayede görece daha düşük finansal imkâna sahip yatırımcıların da sektörel dahil olmasıyla, toplamda tonaj bazında entegre tesislerde üretilen çelik miktarının iki katı kadar üretim hacmi oluşmuştur. Nihayetinde Elektrik Ark Fırınları, Türk Çelik Sektöründe, dünyadaki durumun aksine ağırlıklı üretim yöntemi haline gelmiştir. Çelik üretimi prosesi temel olarak demir cevherinin entegre tesislerde veya çelik hurdasının elektrik ark ocaklarında ergitilmesi ile elde edilir. Çelik ürünleri yassı ve uzun olmak üzere iki ana kategoriye ayrılır. Bu iki ürün grubundan birçok sanayi üretiminin girdisi olan sayısız çelik ürünü üretilir. Değişen tüketici ihtiyaçları, teknolojide görülen gelişmeler ve rekabet gibi unsurlar demir çelik sektöründeki ürün çeşitliliğini daha da arttırmaktadır. Dünya çelik sektöründe üretim, tüketim, ihracat ve ithalat sıralamalarında üst sıralarda yer alan Türkiyenin ürettiği ürünlerin katma değerini hesaplandığında arka sıralara düştüğü görülmektedir. Türkiye katma değeri düşük ürünler üretmekte ve ihraç etmektedir. Buna mukabil üst teknoloji sanayisinin ihtiyaç duyduğu katma değeri yüksek çelik ürünlerini ise ithalat yoluyla temin etmektedir.Bu çalışma ile Türk çelik sektörünün üretim/tüketim ve ithalat/ihracat verileri analiz edilerek, sektörün dünyadaki konumu belirlenmiştir. Bu analiz ile ülkemizin hangi ürünlerde hangi miktarlarda dış ticaret açığı verdiği tespit edilmiştir. Çelik Sektörünün dış ticaret verilerini inceleyebilmek için Gümrük tarife istatistik pozisyonu kodlama sistemi kullanılmıştır. Bu kodlama sistemi uluslararası ticarete konu olan tüm mallar için kullanılmaktadır.İlk bölümde, geçtiğimiz 10 yılda dünya çelik sektörünün genel görünümü ve Türkiye'nin konumu ile ilgili değerlendirmelere yer verilmiştir. Bu çerçevede dünya ham çelik üretimi, nihai çelik tüketimi, kişi başı nihai çelik tüketimi, çelik ithalatı, çelik ihracatı, ihracat ve ithalatta ürünlerin ortalama birim fiyatları ve üretim ve ihracat sıralamalarına ilişkin veriler incelenmiştir. Böylelikle dünya çelik sektörünün geçmişten günümüze gelişiminin ve güncel durumunun genel hatlarıyla ortaya konulması ve Türkiye'nin bu resmin neresinde olduğunun tespit edilmesi amaçlanmıştır.İkinci bölümde Türk çelik sektörünün son 10 yıllık ihracatı ve ithalatı ülkeler ve ürünler bazında detaylı olarak incelenmiş, ürünler bazında ihracat ve ithalat birim fiyatının gelişimine ve ürünler bazında ihracat-ithalat karşılaştırmasına yer verilmiştir. Böylelikle Türkiye'nin ithalat ve ihracat pazarlarının Türkiye ile olan çelik ticaretlerinin yıllar içindeki gelişiminin ortaya konulması, Türkiye'nin en fazla hangi ürünleri ithal edip, hangi ürünleri ihraç ettiği ve Türkiye'nin net ithalatçı ve net ihracatçı olduğu ürünlerin tespit edilmesi amaçlanmıştır.Ardından Türkiye'ye model olabilecek iki ülke tespit edilerek bu ülkeler ile kıyaslama çalışması yapılmıştır. Kıyaslanacak ülkelerin belirlenmesinde ülkelerin dünya ekonomisindeki yerleri, nüfus yönünden Türkiye ile benzerlikleri, çelik sektöründeki sıralamaları ve uygulamakta oldukları politikaları ile çelik sektörüne ilişkin çalışmaları rol oynamıştır. Bunların yanı sıra, gösterge niteliği taşıyan filtreler kadar önemli rol oynayan bir başka etken ise, belirlenen ülkeler hakkında çelik sektörü özelinde en geniş, en detaylı ve en doğru veriye erişim sağlanabilme imkânları olmuştur. Bu kapsamda belirlenen ülkeler Japonya ve Almanya'dır. Örnek ülkeler ve Türkiye, üretim yöntemlerine göre, büyük çelik üreticilerine göre, nihai mamul üretimi ve tüketimine göre, kişi başı ham çelik üretimi ve nihai çelik tüketimi kompozisyonuna göre, ürün grupları bazında ithalat/ihracat verilerine göre ve çelik tüketen sektörlere göre incelenmiştir. Bu kıyas çalışması ile hızla büyüyen çelik sektörünün gelişmiş ülkelerle birlikte incelenerek bir model oluşturulmaya çalışılmıştır.Son bölümde, Demir çelik sektöründeki mevcut durumun incelenmesi amacıyla sektörde faaliyet gösteren firmalara yönelik anket uygulaması ve saha çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Araştırma kapsamında sektör ve dernek temsilcileri olmak üzere iki ayrı hedef kitle ele alınmıştır. Araştırmada iki farklı araştırma yöntemi kullanılmıştır. Sektöre yönelik araştırma kantitatif online araştırma metodolojisi ile, dernek temsilcileri ile olan araştırma kalitatif derinlemesine görüşmeler ile yürütülmüştür Bu çalışmada 86 çelik üreticisi ile online anket çalışmaları yapılmıştır. Bu anketlerle ülkemizdeki çelik üretim kapasitesi tesisler bazında tespit edilmiştir. Çelik üreticilerinin ürettiği yarı mamülleri, uzun ve yassı ürünlerin minimum ve maksimum ebatları belirlenmiştir. Çelik üretiminde ihtiyaç duyduğumuz ve dışa bağımlı olduğumuz kritik hammaddelerden grafit elektrot, ferroalyajlar ve sünger demir hakkında sektörün karşılaştığı sorunlar belirlenmiştir. Çelik üretim sürecindeki kritik hammaddelerden; Ferro-alyaj, Grafit elektrot ve DRI çalışma boyunca incelenmiştir. Bu hammaddelerin ithalat miktarları, ithal edildiği ülkeler ve tedarik süresince karşılaşılan sorunlara ilişkin yanıtlar aranmıştır. Bu anketlerle ayrıca ülkemizdeki gerçekleştirilen mega projelerde kullanılan vasıflı çeliklerin üretimi konusunda yatırım planları hakkında sorular sorulmuştur.Ayrıca 6 adet çelik tüketicisi odak grup belirlenmiş, bu odak grupları temsil edecek 32 adet dernek ile birebir görüşmeler gerçekleştirilmiştir. Bu görüşmelerde çelik kullanıcısı olan sektörlerin çelik üreticilerinden beklentileri saptanmıştır.Sonuç bölümünde, gerçekleştirilen anket çalışmalarının bulguları ve daha önceki bölümlerde yapılan analiz çalışmalarının ışığında aksiyon noktaları belirlenmiştir. Steel; is an integral part of modern life with its durability, reliability, widespread usage, environmentally friendly features and many technical superiorities. Steel constitutes the basis of industrialization and the driving force of development. Steel products helped the development of societies in all phases of human history. Steel usage per person value, for a period was used as one of the social development criteria. As the number of books per person per year, the rate of written press follows up, the level of education.The steel sector is directly related to many industries, especially to manufacturing area. Steel, which is the final product in metallurgy, is used as semi-product in many other branches of industries as, automotive, defense, white goods, rail transportation, construction, aircraft, ship industries are the industries where steel is predominantly used.The first studies for the iron and steel production in Turkey has begun to meet the needs of the defense industry, in 1928, Kırıkkale at Mechanical and Chemical Industry (MKE) In 1937, Steel industry started its journey with the establishment of KARDEMİR by the directives of Mustafa Kemal Atatürk and the sector has grown with the three integrated facilities ERDEMİR was founded in 1965 and İSDEMİR in 1975 In accordance with the economic policies of our country in 80s, production capacity has become one of the world's largest with activation of the electric arc furnaces in production process.The installation of Electric Arc Furnaces requires lower amounts of funding and has increased rapidly due to government incentives. In this way, with the inclusion of relatively lower financial investors in the sector, a total volume of double the amount of steel produced in integrated facilities on a tonnage basis has been generated. Today, Electric Arc Furnaces have become the predominant production method in the Turkish Steel Sector.The steel production process is mainly achieved by smelting iron ore or metal scrap in integrated plants of electric furnaces. Steel products are divided into two main categories as flat and long. Numerous steel products are produced from these two product groups, which are the inputs of many industrial production. Changing consumer needs, developments in technology and competition increase the product variety in the steel sector.Turkey takes place in top positions in the rankings world steel industry production, consumption, export and import. When calculating the added value of products produced in Turkey, it seems to fall on the back row. Turkey exports and produces low value-added products as a result of this situation, Turkey supplies high value-added steel products required by the high technology industry through imports.This study aimed to examine the production / consumption and import / export data of the Turkish steel industry and aimed to determine actual position of Turkish steel industry and trade in the world. Customs tariff statistics according to HS (Harmonic System) codes was used to examine the export-trade data of the steel sector. This coding system is used for all goods subject to international trade.In the first part;The general outlook of the world steel industry over the past 10 years as well as Turkey's situation during this period. In this context, data on world crude steel production, finished steel consumption, per capita finished steel consumption, steel imports, steel exports, average unit prices of products in exports and imports, and production and export rankings were examined. Thus, to put forward a general outline of the current status of the development of the global steel industry and aimed to identify Turkey's place in this big picture.In the second part;The exports and imports of the Turkish steel sector for the last 10 years are examined in detail by considering the countries and the products. Product based development of export and import unit prices and products are compared considering the export and import values. Thus, in the years to reveal the development of Turkey's steel trade and determinate the most imported and the most exported products in Turkey's steel trade.Two countries were identified as role models and a comparison study was conducted with these countries. The countries designated in this context are Japan and Germany.Example countries and Turkey have compared compared according to production methods, the major steel producers, production of finished products, consumption, import / export data by product groups, steel consuming sectors, per capita crude steel production and final steel consumption.The following criteria and similarities are taken into consideration in determining the countries to be compared.Situation in world economy,Population,Politic model, democratic structureSteel industry applications and plantsIn addition to this, another factor that plays as important a role as indicator filters is the access to the widest, most detailed and accurate data in the steel sector. This comparative study aimed to create a model for rapidly growing steel sector considering situation of developed countriesAt the last part of the study;A survey and field studies were conducted for the companies operating in the sector in order to examine the current situation in the iron and steel sector.Within the scope of the research, two different target groups, namely sector and association representatives, were discussed. Two different research methods were used in the study. Two different research methods were used in the study. The online surveys were conducted with 86 steel producers and steel production capacity in our country has been determined on the basis of facilities as well as steel production capacity in our country has been determined on the basis of facilities. The minimum and maximum sizes of semi-finished products and long and flat products produced by steel producers were determined.The problems faced by the sector about import-dependent critical raw materials such as graphite electrodes, ferroalloy and sponge iron were determined. The Survey included questionnaires about investment plans for the production of special steels which are consumed by mega projects of our country. Origin and the import quantities of these raw materials as well as the main problems encountered during the import period.Six steel consumer focus groups were identified, and one-to-one meetings were held with 32 associations representing these focus groups. With these interviews, the expectations of the steel consumer sectors from the steel producers were determined. In the conclusion part, the findings of the surveys and the action points were determined in the light of previous analysis. 98

Alüminyum (Al) 8XXX serisi mekanik işlem alaşımları, sahip oldukları korozyon direnci, elektrik iletkenliği ve mekanik özellikleri gibi nedenlerle birçok alanda kullanılmaktadır. Alüminyum 8XXX alaşımları folyo olarak özellikle esnek ambalaj endüstrisinde en çok tercih edilen malzeme grubudur.Folyo haddeleme işlemi sırasında birçok proses parametresi 8XXX alaşım serisinin mekanik özelliklerini belirlemektedir. Haddeleme sırasında kullanılan iş merdaneleri de alüminyum folyonun özelliklerini değiştirebilmektedir. Bu çalışmada 8XXX alüminyum folyo malzemelerinin folyo haddelemesi sırasında farklı pürüzlülükte iş merdaneleri kullanılarak, iş merdanesinin alüminyum folyo üzerindeki etkileri incelenmiştir.Yapılan çalışmalarda 330 µm kalınlığında olan alüminyum folyolar 2 kere soğuk haddelenerek 105 µm kalınlığa indirilmiştir. Farklı pürüzlülükte (0,14 – 0,16 Ra, 0,20 – 0,25 Ra, 0,30 – 0,35 Ra ve 0,55 – 0,60 Ra) iş merdaneleri kullanılarak folyoların derin çekme kabiliyetinin arttırılması hedeflenmiştir.Deneysel çalışmalar Assan Alüminyum Sanayi ve Ticaret A.Ş. şirketinde TRC döküm tekniği ile üretilen ve soğuk haddeleme işlemi görerek 330 µm kalınlığa indirilen 8XXX alüminyum malzemeler ile gerçekleştirilmiştir. Numuneler Assan Alüminyum Sanayi ve Ticaret A.Ş. şirketinde Achenbach markalı intermediate-foil mill tezgahlarında 2 kere üst üste soğuk haddelenmiştir. Nihai kalınlık olarak 105 µm sahip numunelerde optik mikroskop ile tane yapısı incelenmiş, numune ve iş merdaneleri arasındaki pürüzlülük bağlantıları araştırılmıştır. Malzemenin derin çekme kabiliyetlerindeki değişimi görebilmek için numunelere Erichsen testi yapılmıştır.Deneysel çalışmalar sonucunda her iki soğuk haddeleme işleminde de kullanılacak olan parlak merdaneler ile daha iyi derin çekilebilir malzemeler üretildiği gözlenmiştir. Derin çekme üzerinde oluşan durum malzemelere yapılan çekme deneyleri sonucuna yansımamıştır. Deneysel çalışmalarda, iş merdanelerinin pürüzlülüğünün mikro yapıda herhangi bir değişikliğe sebep olmadığı görülmüştür. Ancak, malzeme yüzeyi ile iş merdanesi yüzeyi arasında bir bağlantı olduğu; iş merdane Ra değerleri düştükçe bu benzerliğin daha da yakın olduğu tespit edilmiştir. Aluminum is preferred in different areas thanks to its special properties. One of the most significant properties of aluminum is being light metal. This property provides energy conservation, which also decreases environmental pollution. Aluminum can be used as alloy by the addition of different metals. Aluminum can have more strengths thanks to other alloy metals. In addition, the property of ductility provides design flexibility in many areas such as construction and transportation. Furthermore, due to having natural oxide film layer, aluminum has perfect corrosion resistance. Thus, the life cycle of aluminum is much more with respect to other many materials. Moreover, aluiminum is used in the applications of electric dispersion and heat transfer because of its electrical and heat conductivity. In addition to all these, aluminum is perfect impermeable materials. Even if aluminum is chosen as the thinnest foil, 6,35 micrometers, this property still exist. All properties aluminum has can develop by means of other metals. Developing and adaptation of aluminum alloys according to area it is used still continue. Aluminum 8XXX alloy series is used in lots of areas by means of their special properties like corrosion resistance, electrical conductivity, mechanical properties etc. These serie is mainly favored in flexible packaging area as foil.There are lots of areas where aluminum foil is used like automotive, finstock, housohold foils, smooth-wall and flexible packaging. Nowadays, aluminum sheets are generally produced through twin-roll casting methods. Aluminum sheets produced by twin roll casting are cold rolled in order to obtain thin materials like aluiminum foil.Process parameters of cold rolling of 8XXX aluminum series specify mechanical properties of these materials. The work rolls used during rolling operation also have effects on properties of materials. The diameter of work rolls, the roughness of work rolls can affect properties of cold-rolled materials. For this reason, selection of work rolls is important. In this study, the work rolls having different roughness (0,14 – 0,16 Ra, 0,20 – 0,25 Ra, 0,30 – 0,35 Ra ve 0,55 – 0,60 Ra) properties were used in order to observe the effect of work rolls on the properties of aluminum foil. Firstly, the relation between surface of work rolls and cold-rolled aluminum foils were investigated. According to this relation, other mechanical properties were investigated. In comparison with surface relation and difference of mechanical properties, these results were compared.In these experimental studies, the materials having thickness of 0.3 mm were cold rolled twice in order to make the materials thickness as 105 microns. Improving the deep drawing capability of aluminum foils is aimed through using of the work rolls having varied surface roughness properties.Experimental studies were done with the materials which have been obtained from Assan Alüminyum Sanayi ve Ticaret A.Ş. factory. These 8XXX aluminum sheets were firstly produced via twin roll casting method; then they were cold rolled and have several annealing processes in order to get 0.33 mm aluminum sheets.In order to observe the effect of surface roughness of work rolls on the deep drawability of aluminum foils, three different process were designated. Aluminum sheets having 0.33 mm thickness were cold rolled two times. Firstly, three different 0.21 mm aluminum sheets were obtained. In order to get these sheets two different work rolls were used. Two of them were rolled with work rolls having surface roughness of 0,30-0,35 Ra; the other one was rolled with work rolls having surface roughness of 0,55-0,60 Ra. Secondly, three different 105 µm aluminum foils were obtained. In order to get these aluminum foils two different work rolls were used. The aluminum sheet which was rolled with work rolls having surface roughness of 0,55-0,60 Ra was rolled again with work rolls having surface roughness of 0.20-0,25 Ra. Other aluminum sheets were cold rolled with work rolls having surface roughness of 0.20-0,25 Ra and 0.14-0,16 Ra. As a result, in order to observe differences of both cold rolling passes; for first passes two similar one different work rolls were used; for second passes two similar one different work rolls were used.Firstly, the properties of aluminum sheets having thickness of 330 µm were investigated. According to surface roughness measurements, results of Erichsen tests, tensile tests and images of microstructure there were no difference between starting materials.During both cold rolling passes, the similar rolling force were applied to materials. The rolling speed were differentiated according to work rolls. Cold rolling with work rolls having high surfaces has much more speed with respect to other ones. When surface roughness tests were analyzed, it was determined that there was relation between surface roughness of work rolls and aluminum sheets and foils which had been cold rolled. However, the similarity of first passes were less than second passes. It was observed that the aluminum sheets cold rolled by work rolls having high surface roughness had similar surface roughness with work rolls; but these sheets also gave more reaction against work rolls with respect to aluminum foils which gave less reaction against work rolls. Shortly, surface roughness of aluminum sheets have less similarity with work rolls with respect to aluminum foils.When erichsen tests were analyzed, work rolls having high surface roughness affected unfavorably. At the end of the first passes, aluminum sheets having thickness of 210 µm had been cold rolled with two different work rolls. Aluminum sheets colled rolled by 0,30-0,35 Ra has better elongation with respect to other aluminum sheet which was cold rolled with work rolls having surface roughness of 0,50-0,55 Ra. At the end of the second passes, aluminum foils having thickness of 105 µm had been cold rolled with two different work rolls. Two of them were cold rolled with work rolls having surface roughness 0,20-0,25 Ra and also these sheets had been cold rolled at the first passes with different work rolls. Thus, the effect of first passes on the behavior of deep drawability of aluminum foils could been analyzed. It was seen that although surface roughness of work rolls that had been used at second passes were similar, the erichsen test results were different. The effect of first pass was still exist. Aluminum foil which were cold rolled at first step with work rolls having higher surface roughness had less elongation around 15%. Other aluminum foils which were cold rolled with work rolls having low surface roughness both passes gave better elongation. When it was compared with 105 µm aluminum foils cold rolled by work rolls having higher surface roughness at both passes, there was certain difference on elongation which was about 35%. According to tensile test results, there were no significant difference between aluminum foils and sheets. As mentioned before, firstly starting materials were investigated. The results of tensile tests of aluminum sheets having 330 µm were similar. After first passes, the similary were still observed; however, work hardening of cold rolling was seen clearly. Then by, aluminum foils having thickness of 105 µm were examined and the results were similar with previous aluminum sheets. When microstructures of all materials were analyzed, inequality of grain orientation were gained. Even though grain orientatin of starting materials were similar, after cold rolling processes, materials having same thickness had different grain orientation. Frequency of grain orientation of aluminum materials cold rolled with work rolls having high surface roughness were much more. Aluminum foils having more grain orientation gave less elongation at the end of the Erichsen tests.As a result of experimental studies, aluminum foils that have better deep drawing capability were gathered associated with work rolls having low surface roughness. The same effect which has seen on the deep drawing properties have not observed on the results of tensile tests. In addition, it was observed that there is no influence of work rolls properties on the microstructure of foils. However, it is obvious that roughness of foils and roughness of work rolls were directly related each other. When the roughness of work rolls is lower, the similarity between foils and work rolls becomes significant. 86

06.03.2018 tarih ve 30352 sayılı Resmi gazetede yayımlanan “Yükseköğretim Kanunu İle Bazı Kanun Ve Kanun Hükmünde Kararnamelerde Değişiklik Yapılması Hakkında Kanun” ile 18.06.2018 tarihli “Lisansüstü Tezlerin Elektronik Ortamda Toplanması, Düzenlenmesi ve Erişime Açılmasına İlişkin Yönerge” gereğince tam metin erişime açılmıştır. Nanopartiküller üretim teknolojilerinin gelişme göstermesinde ve yeni sentez yöntemlerinin ortaya çıkarılmasında önemli bir rol oynamaktadır. Üstün özellik ve niteliklerinin farklı bilimsel ve endüstriyel uygulamalarda kullanılabilir olması ile bu alandaki gelişmeler son derece hızlı bir şekilde artış göstermiştir. Nanoyapılı partiküller başta elektrik-elektronik, biyomedikal, otomotiv ve kimya sektörleri olmak üzere birçok endüstriyel alanda kullanıma sahiptir. Tüm geçiş metal oksitleri arasında CuO ve ZnO üstün özellikleri ile çok çeşitli uygulamalarda kullanım alanı bulan en önemli metal oksit nanoparçacıklarıdır. Bu çalışmada, CuO ve ZnO nanopartiküller kullanılarak oksitleyici ve yakıtın stokiyometrik oranını kesinleştirmek için literatür ve uygulama çalışmaları dikkate alınarak deneysel çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Hem CuO hem de ZnO nanopartiküllerinin, faz yapılarının belirlenmesi, mikroyapısal özelliklerinin incelenmesi ve partikül boyutlarının belirlenmesi amacıyla X-ışını difraksiyonu, taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve partikül boyut dağılım analiz cihazı kullanılarak karakterizasyonları gerçekleştirilmiştir. UV-Görünür spektrofotometre analizi ile optik özellikleri incelenmiştir. CuO ve ZnO nanopartiküllerine ait minimum inhibisyon konsantrasyon (MIC) ve minimum bakterisidal/bakteriyostatik konsantrasyon (MBC) testleri kullanılarak gram negatif ve gram pozitif bakterileri uygulanmış ve antibakteriyel özellikleri incelenmiştir. Nanoparticles play an important role in the advancement of manufacturing technologies and the emergence of new synthesis methods. With the usability of their exceptional properties and qualities in different scientific and industrial applications, the developments in this area have increased rapidly. Nanoparticles are widely used in industrial areas, especially in the industries of electric-electronic, biomedical, automotive and chemical. Of all the transition metal oxides, CuO and ZnO are the most important nanoparticles which find many area of use in many various practices thanks to their exceptional properties. In this study, experimental studies have been performed in order to absolutize the stoichiometric rates of oxidizing agent and fuel by using CuO and ZnO nanoparticles and by taking literature and application studies into consideration. In order to determine their phase structures, examine their microstructural properties and identify their particle sizes, both CuO and ZnO have been characterized with X-ray diffraction, scanning electron microscope (SEM) and particle size pattern analyzer. Their optical properties have been examined with UV-visible spectrophotometer analysis. Gram negative bacteria and gram positive bacteria have been applied by using minimum inhibition concentration (MIC) and minimum bactericidal/bacteriostatic tests of the nanoparticles of CuO and ZnO and their antibacterial proterties have been analyzed.

Pomza tozu, çoğunlukla inşaat sektörünün farklı alanlarında kullanılmasına rağmen diğer sektörlerde kullanımı çok azdır. Özellikle bu çalışmada, malzemenin parçacık boyutu analiz edilerek pomza tozu katkılı malzemelerin endüstriyel kullanımının farklı sektörlere de yayılması amaçlandı. Adıyaman ili Organize Sanayi Bölgesi'nde yerleşik yapı kimyasalları üreten bir firmanın talebini karşılamak üzere üretilen yapı malzemesinin belirlenen analizleri yapılarak incelendi. Alınan sonuçlar doğrultusunda Ar-Ge ve inovasyon katkısı sunmak amacıyla mikronize pomza tozunun elek analizi, yoğunluk değerlendirmesi ve diğer deneysel süreçleri firma işbirliği ile yapıldı. Elde edilen örneklerin mikroyapı ve karakterizasyonu, FE-SEM cihazı kullanılarak incelendi. Örneklerin SEM görüntüleri alınarak morfolojik özellikleri, EDS yöntemi ile de elementlerin elektron dağılımı incelenip sonuçlar ve olası durumlar üzerinde önerilerde bulunuldu. Although pumice powder is mostly used in different areas of the construction sector, its use in other sectors is very low. Particularly in this study, the particle size of the material was analyzed and it was aimed to spread the industrial use of pumice-doped materials to different sectors.In order to meet the demand of a company producing building chemicals located in the Organized Industrial Zone of Adıyaman, the analysis of the building material produced was examined. According to the results, pumice powder production, micronization, density evaluation and other experimental processes were carried out in cooperation with the company in order to provide R & D and innovation contribution. Microstructure and characterization of the obtained samples were examined by using FE-SEM device. Morphological properties of samples by taking SEM images, also with EDS method electron distribution of elements and results and suggestions were made on possible situations. 70

Seramik malzemeler yüksek ergime sıcaklığı, yüksek sıcaklık dayanımı, kimyasal kararlılık, yüksek sertlik, yüksek mukavemet, yüksek aşınma direnci, düşük elektrik ve ısı iletkenliği ve metallerden daha hafif olmaları gibi özellikleri nedeniyle günümüzdeki önemli malzeme gruplarından birini oluşturmaktadırlar. Bu seramik malzemelerden birisi de bor karbürdür (B4C).Bor karbür, metalik olmayan sert malzemeler grubu içerisinde yer alan, elmas ve kübik bor nitrürün ardından bilinen en sert üçüncü malzeme olma özelliği taşıyan ileri teknoloji seramik bir malzemedir. Bor karbür düşük yoğunluk (2,52 g/cm3), yüksek sertlik (31,5 GPa), yüksek aşınma direnci, yüksek ergime sıcaklığı, yüksek nötron absorbsiyon kesiti gibi üstün özelliklere sahiptir. Ayrıca, bor karbür yüksek mukavemet/yoğunluk oranına sahip olup kimyasal açıdan en kararlı bileşiklerden biridir. Bor karbür sahip olduğu bu üstün özellikleri nedeniyle kendisine geniş bir kullanım alanı bulmaktadır. Balistik zırh uygulamaları, nükleer reaktörlerdeki kontrol çubuğu, aşındırıcı cihazların nozülleri gibi alanlarda B4C sıklıkla kullanılmaktadır.B4C gibi seramik malzemelerin sahip oldukları yüksek ergime sıcaklıkları nedeniyle döküm yöntemiyle şekillendirilmeleri imkansızdır. Bu tür malzemeler genellikle sinterleme yöntemi ile şekillendirilir. B4C ile ilgili literatürdeki çalışmalar incelendiğinde genellikle sinterleme yöntemi olarak sıcak pres (HP) veya sıcak izostatik pres (HIP) yöntemleri tercih edilmiştir. Bu çalışmada yukarıda bahsedilen sinterleme yöntemlerine göre daha yeni bir teknik olan spark plazma sinterleme (SPS) yöntemi ile üretimler gerçekleştirilmiştir. SPS yöntemi toz partiküllerinin tek eksenli basınç ve akımın aynı anda malzemeye uygulanması ile sinterleme işleminin gerçekleştirilmesi prensibine dayanır. Sistem düşük voltaj ve yüksek darbeli doğru akım ile çalışır. SPS yöntemi diğer sinterleme tekniklerine göre daha düşük sıcaklıkta ve daha kısa sürede teorik yoğunluğa yakın malzeme üretimine olanak sağlaması nedeniyle ön plana çıkan bir yöntemdir. B4C gibi malzemelerin sahip oldukları kuvvetli kovalent bağları nedeniyle geleneksel sinterleme yöntemleri ile düşük sıcaklıkta yüksek yoğunlukta üretilmesi oldukça zordur. SPS yöntemi bu açıdan seramik malzemelerin sinterlenmesinde oldukça önemli bir yöntemdir. Deneysel çalışmalar kapsamındaki üretimler İTÜ Metalurji ve Malzeme Mühendisliği bölümünde bulunan 20.000 A kapasiteli SPS 7.40 MK VII, SPS Syntex Inc. model spark plazma sinterleme (SPS) cihazı ile gerçekleştirilmiştir.Deneysel çalışmalar kapsamında monolitik B4C, B4C-CNT ve B4C-CNT-GNP kompozitleri üretilmiştir. Aynı çalışma grubu tarafından daha önce yapılan B4C-CNT kompozitlerinin SPS ile üretimi ile ilgili çalışmadaki ideal bileşim olan hacimce %3,5 CNT ilavesi sabit tutulup, yapıya değişen oranlarda (hac. %0,5-3) GNP ilavesi yapılarak CNT ve GNP'nin aynı anda ilavesinin B4C'nin özelliklerine etkisi incelenmiştir. Üretimler monolitik B4C numunesi için 1650℃, diğer numuneler için ise 1600℃ sinterleme sıcaklığında, 100℃/dk ısıtma hızında, 40 MPa basınç altında ve 5 dakika bekleme süresi olacak şekilde gerçekleştirilmiştir. Üretimler sonrasında numunelerin karakterizasyonunu yapmak amacıyla yoğunluk ölçümleri gerçekleştirilmiş, Vickers sertliği ve kırılma tokluğu değerleri ölçülmüştür. Numunelerin faz ve mikroyapı karakterizasyonu da tamamlanmıştır.Yapılan yoğunluk ölçümlerinde GNP ilavesinin B4C-CNT kompozitlerinin yoğunluk değerleri üzerinde önemli bir etkisinin olmadığı belirlenmiştir. En yüksek yoğunluk değeri %97,9 değeri ile B4C-CNT(hac. %3,5)-GNP(hac. %0,5) numunesinde elde edilmiştir. Yapılan sertlik ölçümlerinde yoğunluk ölçümleri ile benzer şekilde GNP ilavesinin B4C-CNT kompozitlerinin sertlik değerleri üzerinde önemli bir etkisinin olmadığı belirlenmiştir. En yüksek sertlik değeri 32,3 ± 0,3 GPa olarak %0,5 GNP ilaveli numunede elde edilmiştir. Numunelerin kırılma tokluğu ölçümlerinde %2 GNP ilavesine kadar artan GNP ilavesi ile kırılma tokluğu değerlerinde artış gözlenmiş olup, daha yüksek GNP ilavelerinde ise kırılma tokluğu değerlerinde önemli bir değişiklik gözlemlenmemiştir. En yüksek kırılma tokluğu değeri ise hacimce %2 GNP içeren numunede 6,20 ± 0,16 MPa‧m1/2 olarak elde edilmiştir. Yapılan mikroyapı incelemelerinde CNT ve GNP'lerin çatlakları köprüleyerek ve onların yönlerini değiştirerek çatlak enerjilerini azalttığı ve bu sayede de kırılma tokluğu değerlerinde artışa neden oldukları belirlenmiştir. Ceramic materials have many advanced properties such as high melting temperature, high temperature resistance, chemical stability, high hardness, high strength and high wear resistance. Besides, they are also cost effective materials. Because of these properties, they are one of the important material groups. One of these ceramic materials is boron carbide (B4C).Boron carbide is an advanced ceramic material which is the third hardest known material after diamond and cubic boron nitride in the group of non-metallic hard materials. Boron carbide has superior properties such as low density (2,52 g/cm3), high hardness (31,5 GPa), high wear resistance, high melting temperature, high neutron absorption cross section. Furthermore, boron carbide has a high strength/density ratio and is one of the most chemically stable compounds. Boron carbide has a wide range of use due to its superior properties. B4C is widely used in ballistic armor applications, nuclear ındustry as a control bar in nuclear reactors, nozzles of abrasive devices.Graphene, which can be defined as carbon monolayer; has low density and high strength, high electrical and thermal conductivity properties; thus, ıt has become a frequently used as an additive material. Besides, Graphene is a highly effective additive to increase the fracture toughness of ceramic materials with the help of various toughening mechanisms. Similar to graphene, carbon nanotubes which can be defined as rounded and rolled form of graphene, are characterized by low density and high strength, electrical and thermal conductivity. When they are added to ceramic materials, they improve the sintering behavior and fracture toughness of these materials.Ceramic materials such as B4C are difficult to produce by casting because of their high melting temperatures. For this reason, these materials are usually produced by sintering method. Sintering is a heat treatment that enables the bonding of the fine powder particles in contact with each other by atomic scale mass transport at temperature above half the absolute melting temperature (

Temel olarak, kaynak işlemi, katı hal kaynak tekniği ve ergitmeli kaynak tekniği olarak iki gruba ayrılmaktadır. Ergitmeli kaynak yöntemlerinde kaynak ara yüzeyinde tam olarak bir ergime söz konusuyken, katı hal kaynak tekniğinde ise kısmi bir ergime söz konusudur. Kırılgan ve düşük ergime noktalı metallerin oluşumu, metalurjik uyumsuzluk, erime noktalarındaki büyük fark ve termal uyumsuzluk yüzünden metallerin birleştirilmesinde geleneksel ergitmeli kaynak yöntemleri bazen uygun değildir. Katı hal birleştirme yöntemlerinden olan sürtünme kaynağı, benzer ve farklı malzemelerin birleştirilmesinde en etkili yöntemlerden biridir. Bu yöntemde malzemelerin birleşmesi işlemi, iki iş parçasının basınç ve nispi hareketinin kombine etkileri, bağlantı ara yüzünün ısıtılması ve malzemenin plastik deformasyonunu yoluyla elde edilir. Otomotiv ve havacılık sanayi uygulamalarında yaygın olarak kullanılmaktadır.Tez üç bölümden oluşmaktadır. Tezin birinci bölümünde; konu hakkında literatür araştırması verilmiştir. İkinci bölümde deneysel çalışmalar detaylı olarak sunulmuştur. Üçüncü bölümde ise deney sonuçları verilmiştir. Bu çalışmada; AISI1040 çeliği ile yüksek kromlu beyaz dökme demir, farklı devir sayıları kullanılarak sürtünme kaynak yöntemiyle birleştirilmiştir. Kaynak ara yüzeyinde meydana gelen değişimler; Optik Mikroskop (OM), Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), Enerji Dağılım Spektrometresi (EDS), X-Işını Kırınımı (XRD) ve Mikrosertlik analizleri ile incelenmiştir. Ayrıca kaynaklı bağlantıların mekanik dayanımını belirlemek için çekme testi yapılmıştır. Çekme testi sonrası kırılma yüzey morfolojisi SEM, EDS ve haritalandırma analizleriyle incelenmiştir. Basically, welding processes are divided into two groups as solid-state welding and fusion welding. In the fusion welding technique, there is a full melting in the weld interface while there is a partial melting in the solid-state welding technique. The traditional melting welding methods for joining metals are sometimes unsuitable due to the formation of brittle and low melting metals, metallurgical incompatibility, large differences in melting points, and thermal mismatch. Friction welding which is a solid-state joining process is one of the most effective processes for joining similar and dissimilar materials. In this method, the combination of materials is achieved by the combined effects of the pressure and relative movement of the two workpieces, by heating the connection weld interface and by plastic deformation of the material. It is widely used in the automotive and aerospace industrial applications.The thesis consists of three parts; in the first part, a literature searches on the subject are given. In the second part, experimental studies are presented in detail. In the third part, experimental results are given. In this study; AISI1040 steel and high chromium white cast iron were welded with friction welding method by using different rotational speeds. Structural changes in the weld interface were examined by Optical Microscope (OM), Scanning Electron Microscope (SEM), Energy Distribution Spectrometer (EDS), X-Ray Diffraction (XRD) and microhardness analysis. In addition, tensile tests were performed to determine the mechanical strength of welded joints. Fracture surface morphology was analyzed by SEM, EDS and mapping. 119

YÖK Tez No: 588854 Yüksek basınçlı ve yer çekimi dökümü başta olmak üzere pek çok yöntemle parça üretilebilen Al-Si alaşımları, standartların belirlediği ölçülerde ağ. % Fe içermektedir. Alüminyum içerisindeki çözünürlüğü düşük olan demir, yapıda intermetalik bileşikler oluşturur. Demir intermetaliklerinin oluşumu alüminyum alaşımları için geri dönüşü olmayan bir problemdir. Alüminyum-Demir intermetalikleri, sıvı metal kalitesi, akışkanlık ve kalıbı yeterince dolduramama gibi olumsuzlukların yanında üretilen parçanın mekanik özelliklerini de olumsuz etkilemektedir. Bu çalışmada % 10 Si içeren alüminyum alaşımının mekanik özellikleri, mikroyapısı ve sıvı metal kalitesi; demir içeriği, soğuma süresi ve bekleme süresi parametreleriyle incelenmiştir. Al-Si alloys, which can be produced by many methods including high pressure and gravity casting, contain wt. % Fe as determined by the standards. Due to its low solubility in aluminum, it forms intermetallic in iron structure. The formation of iron intermetallics is an irreversible problem for aluminum alloys. The presence of iron intermetallics adversely affects the quality of liquid metal, fluidity and mold filling. It also affects the mechanical properties of the produced part. In this study, the effect of holding time, temperature and cooling time parameters on the solubility and mechanical properties of powder Fe in aluminum was investigated in the alloy containing 10% Si.

Titanyum ve Titanyum esaslı alaşımlar yük taşıyıcı implant uygulamalarında tercih edilmektedir ve titanyumun yüzey özellikleri implant tasarımında kullanılan önemli değişkenlerden biridir. Titanyumun yüzey modifikasyonu, medikal uygulamalarda spesifik ihtiyaçları karşılamak amacıyla yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Bu çalışmada Titanyum alaşımı altlıklara yüzey modifikasyon işlemi elektroforetik biriktirme yöntemi ile uygulanmıştır. Kalsiyum fosfat kaplamalar için, plazma sprey, biyomimetik çöktürme, sol-jel, elektrokimyasal çöktürme ve elektoforetik biriktirme gibi birçok yöntem kullanılmıştır. Elektroforetik biriktirme düşük işlem sıcaklığı, gözenekli yada karmaşık yapıdaki altlıklara çöktürme imkanı sağlaması, düşük maliyeti ve kaplama kalınlığının kolay kontrolü gibi birçok avantaja sahiptir. Buna karşın Kalsiyum fosfat tozlarının süspansiyon içerisinde aglomera olması, elektroforetik çöktürme yönteminde kullanılan süspansiyonun özelliklerini ve kaplamaların morfolojisini olumsuz etkilemektedir.Çalışmanın amacı dispersant türüne bağlı olarak üretilmiş olan kalsiyum fosfat kaplamaların yapısal ve morfolojik özelliklerinin incelenmesidir. Kalsiyum fosfat partiküllerin tane boyut dağılmı ve zeta potansiyeli değerleri zeta-sizer cihazıyla belirlenmiştir. Kalsiyum fosfat kaplamaların faz analizleri, kimyasal ve morfolojik karakterizasyonları ise sırasıyla X-ışını difraksiyonu, fourier kızılötesi spektroskopisi ve taramalı elektron mikroskobu kullanarak belirlenmiştir. Kalsiyum fosfat kaplamaların korozyon davranışları elektrokimyasal teknikler kullanılarak beirlenmiştir Titanium and its alloys are choosed metals for load resistant biomaterials and the features of Titanium is significant variable in medical form. Surface alteration are broadly used to regulate the features of titanium surface to the special needs of the medicinal operations. Several Calcium Phosphate coating method has been used as plasma spray, biomimetic deposition, sol-gel, electrochemical deposition and electrophoretic deposition. The electrophoretic deposition coating technique has a different of advantages for instance process at low temperature, ability to coati on spongy or complex shape of implant, low cost and easiness of coating dimension control. However, agglomeration of Calcium Phosphate powder in suspension adversely affect the morphology of the coating.In this study surface modification was performed on Titanium alloy plates (substrates) by electrophoretic deposition (EPD) method. The aim of the study is to research the effect of type of dispersant on structure and morphology of produced Calcium Phosphate coatings. The size distribution and zeta potential of the Calcium Phosphate particles in suspension were determined by a zeta-sizer. Phase analysis, chemical characterizations and morphological characterizations of the Calcium phosphate depositions were determined by using X-ray Diffraction (XRD), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) and Scanning Electron Microscope (SEM), respectively. The corrosion behavior of the CaP coatings were determined by a electrochemical characterization method. 74

Ti6Al4V alaşımları yüksek mukavemet ve yorulma dayanımı, düşük elastisite modülü göz önünde bulundurulduğunda en çok kullanılan titanyum alaşımıdır. Havacılık, biyomedical ve otomotiv endüstrileri Ti6Al4V'nin genel kullanım alanlarıdır. Ti6Al4V alaşımının mikroyapısı üretim yöntemine bağlı olarak lamellerden ya da eş eksenli tanelerden oluşmaktadır. Faz türü ve alaşımın kompozisyonu mekanik özellikleri önemli ölçüde etkilemektedir.Karbürler içerisinde değerlendirildiğinde geçiş metallerinin karbürleri yüksek sertlik, ergime noktası, yüksek sıcaklık mukavemeti, termal iletkenlik, kimyasal kararlılık ve aşınma direnci göz önünde bulundurulduğunda öne çıkmaktadır. VC yüksek kimyasal kararlılığı ve mekanik özelliklerinin yanı sıra tane boyutunu azaltıcı etki göstermesi nedeniyle katkı malzemesi olarak tercih edilmiştir.Ti6Al4V alaşımını geliştirmek için kullanılan katkı malzemeleri içerisinde silisyum nitrür geniş sıcaklık aralıklarında sergilediği yüksek mukavemeti, üstün yüksek sıcaklık mukavemeti, oksidasyon direnci, yüksek sertliği ve aşınma direnci nedeniyle öne çıkmaktadır. Ti6Al4V alaşımının mekanik özelliklerini geliştirmek ve mikroyapı mimarisine katkı sağlamak için silisyum nitrür katkı malzemesi olarak tercih edilmiştir.Bu çalışmada havacılık, biyomalzeme ve otomotiv sektöründe geniş bir kullanım alanına sahip olan Ti6Al4V metalik malzemesinin VC ve Si3N4 ile katkılandırılarak Spark Plazma Sinterleme yöntemi eldesinde katkı malzemesinin sinterleme sırasındaki çekilme ve ısınma davranışına, yoğunluk, sertlik, basma mukavemeti, aşınma direnci ve mikroyapı özelliklerine etkisi incelenmiştir. Ti6Al4V alaşımın zaten üstün olan özelliklerini Spark Plazma Sinterleme yöntemi ile geliştirmek amaçlanmıştır.Spark Plazma Sinterleme yöntemi ile gerçekleştirilen deneyler sırasında Ti6Al4V (TLS Tecknik), VC (HC Starck) ve Si3N4 (HC Starck) tozları kullanılmıştır. İlk deneyde VC ve Si3N4 katkılandırması olmadan Ti6Al4V, 1100 ˚C'de, 50 MPa basınçta, 50 ˚C/dk ısıtma hızı ile 5 dk sürede argon atmosferi altında Spark Plazma Sinterleme prosesi gerçekleştirilmiştir. İlk numunenin üretimin ardından gerçekleştirilen deneylerde ise Ti6Al4V + %1 VC, Ti6Al4V + %2 VC, Ti6Al4V + %3 VC, Ti6Al4V + %1 Si3N4, Ti6Al4V + %2 Si3N4 ve Ti6Al4V + %3 Si3N4 toz karışımlarının sinterlenmesi 1100 ˚C'de, 50 MPa basınçta, 50 ˚C/dk ısıtma hızı ile 5 dk bekleme süresi ile argon atmosferi altında tamamlanmıştır. Çekilme-Sıcaklık-Süre diyagramları göz önünde bulundurulduğunda Spark Plazma Sinterleme yöntemi ile üretim gerçekleştirilirken VC ve Si3N4 katkısı gerçekleştirilmeyen Ti6Al4V numunesinde çekilmenin başladığı ve bittiği sıcaklıklar 660-944 ˚C iken, %1 VC katkısı ile 660-978 ˚C, %2 VC katkısı ile 660-953 ˚C ve %3 VC katkısı ile 660-1002 ˚C aralıkları gözlemlenmiştir. Diğer yandan %1 Si3N4 katkısı ile 660-1030 ˚C, %2 Si3N4 katkısı ile 660-1015 ˚C ve %3 Si3N4 katkısı ile bu değer 660-1025 ˚C çekilmenin başladığı ve bittiği sıcaklıklar gözlemlenmiştir. Çekilme-Sıcaklık-Süre diyagramları göz önünde bulundurulduğunda, çekilmenin başladığı ve bittiği sıcaklıklarda herhangi bir anormallik gözlemlenmemiştir.Ti6Al4V alaşımına %1 VC katkısı ile beraber rölatif yoğunluk değeri ilk aşamada %99,08'den 99,25'e artış gösterse de ardından %3 VC katkısında %98,34'e düşmüştür. Bunun nedeni olarak Ti6Al4V-VC konsantrasyonunun doygunluğa ulaşması gösterilmiştir. Diğer yandan Ti6Al4V alaşımına % 1 Si3N4 katkısı ile birlikte rölatif yoğunluk değeri ilk aşamada %99,31, %2 Si3N4 katkısında %99,45 ve % 3 Si3N4 katkısında %100'e ulaşarak artış göstermiştir. Si3N4 katkısı sinterleme sırasında difüzyona önemli ölçüde katkı sağlayarak porların azalmasına ve kompaklanmanın efektif bir şekilde sağlanmasına yardımcı olmuştur.1100 ˚C'de, 50 MPa basınçta, 50 ˚C/dk ısıtma hızı ile 5 dk bekleme süresinde sinterlenen VC ve Si3N4 katkısı olmadan üretilen Ti6Al4V numunesinde gerçekleştirilen XRD analizinde α fazının yanı sıra β fazının da yapıda bulunduğu doğrulanmıştır. VC katkılı numunelerde, katkısız üretilen Ti6Al4V numunesinde olduğu gibi α ve β fazı doğrulanırken %2 ve %3 VC katkısı ile birlikte vanadyum karbür piki elde edilmiştir. Si3N4 katkılı numunelerde de Ti6Al4V'nin α ve β fazı doğrulanırken, %3 Si3N4 katkısında silisyum nitrürün spesifik pikleri gözlemlenmiştir.Vickers mikrosertlik ölçümleri neticesinde Ti6Al4V alaşımına %3 VC katkısı ile birlikte sertlik değeri katkısız üretilen Ti6Al4V'nin sertliği olan 328 HV'den 396 HV'ye ulaşarak %22,73 artış gerçekleşmiştir. %2 Si3N4 katkısında ise 328 HV değeri 445 HV'ye yükselerek %35,67 artış göstermiştir.Optik mikroskopta gerçekleştirilen mikroyapı analizlerinde katkı gerçekleştirilmeyen Ti6Al4V alaşımının sinterlenmesi neticesinde yapının ince lamellar halinde α fazına ait tanelerden ve arada kalan bölgelerde β fazından oluştuğu gözlemlenmiştir. Ti6Al4V alaşımına VC katkısı ile birlikte lamelar formdaki α faz bölgelerinde eş eksenli uzama gözlemlenlenerek yapının %3 VC katkısı ile bimodal mikroyapıya dönüşüm gerçekleştirdiği gözlemlenmiştir. Si3N4 katkısında ise %1 Si3N4 katkısı ile α ve β lamelar faz bölgelerini barındıran bimodal mikroyapı, %2 Si3N4 katkısı ile lamelar bölgede azalma gösterirken, %3 Si3N4'de α fazı daha homojen büyüme sergilemiştir.SEM-EDS elementel analizleri neticesinde Ti6Al4V'ye ait α ve β fazları doğrulanırken tüm numunelerde β faz bölgesinde V element oranının α faz bölgesine göre daha fazla olduğu görülmektedir. Diğer yandan %3 Si3N4 katkısında silisyum nitrür fazının mikroyapıda dağılım gösterdiği gözlemlenmektedir.Basma testi neticesinde VC ve Si3N4 katkıları ile doğru orantılı olarak basma mukavemetinde artış gözlemlenmiştir. Katkısız üretilen Ti6Al4V numunesinde basma mukavemeti 1624 MPa iken %1 VC, %2 VC ve %3 VC katkılarında bu değer sırasıyla 2015 MPa, 2219 MPa ve 2274 MPa olarak ölçülmüştür. Diğer yandan %1 Si3N4, %2 Si3N4 ve %3 Si3N4 katkılarında basma mukavemeti sırasıyla 2142 MPa, 2155 MPa ve 2302 MPa olarak ölçülmüştür.Aşınma testi neticesinde VC ve Si3N4 katkısı ile birlikte Ti6Al4V numunesinin aşınma direncinde gelişme olduğu gözlemlenmiştir. Katkısız üretilen Ti6Al4V numunesinin aşınma alanı 14364 μm2 iken bu değer %3 VC katkısı ile 12645 μm2'ye düşüş gösterirken %2 Si3N4 katkısı ile 14141 μm2'ye düşmüştür.Üç farklı miktarda VC ve Si3N4 katkısı ile gerçekleştirilen deneylerde katkı oranının artması ile birlikte sertlik, basma mukavemeti ve aşınma direncinde gelişme gerçekleşmektedir. VC katkısının artması ile birlikte katkısız üretilen Ti6Al4V mikroyapısındaki lamel şeklindeki α faz bölgelerinde eş eksenli tane oluşumu başlamıştır ve mikroyapı bimodal dönüşüm sergilemiştir. Si3N4 katkısı ile birlikte Ti6Al4V mikroyapısı direkt bimodal dönüşüm sergilemiştir. Spark Plazma Sinterleme yöntemi ile VC ve Si3N4 katkılı Ti6Al4V alaşımının üretiminde sertlik, basma mukavemeti ve aşınma direnci gibi mekanik özelliklerin geliştiği gözlemlenmiştir. Ti6Al4V alloy is most widely used titanium alloy, because of high tensile and fatigue strength and low elastic modulus. Aerospace, biomedical and automative industries are general usage areas of Ti6Al4V. Microstructure of Ti6Al4V alloy is composed of lamellas or equixed grains with respect to production method. According to phase type and composition of alloy, mechanical properties of Ti6Al4V is highly changed.Among carbides, transition metal carbides are became prominent, because of their high hardness, melting temperatures, high temperature strength, thermal conductivity, resistance against chemicals and wear resistance. VC not only exhibits high chemical stability and mechanical properties, but also affects grain size reducing agent, when it is used as additive material.In case of refinforcement materials, which are used to improve properties of Ti6Al4V alloy, silicon nitride come to the front with its high strength over wide temperature range, excellent strength at elevated temperatures and oxidation resistance, high hardness and wear resistance. Silicon nitride is used as reinforcement to sustain improvement at mechanical properties of Ti6Al4V alloy and contribute to microstructure architecture.At this work, effects of VC and Si3N4 addition to spark plasma sintered Ti6Al4V alloy on displacement and heating during sintering process, density, microhardness, compressive strength, wear resistance and microstructure of the end product have been investigated. The aim of the work is developing already excellent properties of Ti6Al4V alloy via Spark Plasma Sintering method with VC and Si3N4 addtion.During experiments realized via Spark Plasma Sintering method, Ti6Al4V alloy from TLS Technik, VC and Si3N4 from HC Starck. At the first experiment, Spark Plasma Sintering process of Ti6Al4V without addition of VC or Si3N4 is carried out at sintering temperature of 1100 ˚C, pressure of 50 MPa (102 kN), sintering heating rate of 50 ˚C/min, holding time of 5 minutes under argon atmosphere. After production of first sample, at the following experiments, powder mixtures of Ti6Al4V + 1% VC, Ti6Al4V + 2% VC, Ti6Al4V + 3% VC, Ti6Al4V + 1% Si3N4, Ti6Al4V + 2% Si3N4 and Ti6Al4V + 3% Si3N4 are sintered at 1100 ˚C temperature, 50 MPa (102 kN) pressure with 50 ˚C/min heating rate, 5 minutes of soaking time under argon atmosphere. When Displacement-Temperature-Time diagrams taking into consideration, during Spark Plasma Sintering process, starting and ending temperatures of displacement is 660-944 ˚C for Ti6Al4V, produced without addition of VC and Si3N4, 660-978 ˚C for 1% VC reinforced samples, 660-953 ˚C for 2% VC reinforced samples and 660-1002 ˚C for 3% VC reinforced samples. Besides, starting and ending temperatures of displacement is 660-1030 ˚C for 1% Si3N4 reinforced samples, 660-1015 ˚C for 2% Si3N4 reinforced samples and 660-1025 ˚C for 3% Si3N4 reinforced samples. By considering Displacement-Temperature-Time diagrams, in case of starting and ending temperatures of displacement, there ise no abnormality is observed.At the first stage, with addition of 1% VC to Ti6Al4V alloy, relative density of sample inceseases from 99.08% to 99.25%. However, addition of 3% VC decreases relative density to 98.34%. As a reason of this drop in relative density, in concentration of Ti6Al4V-VC, saturation limit is attained. Besides, with addition of 1% Si3N4, relative density is increased to 99.31% at first stage, and then at 2% Si3N4, relative density is 99.45% and at 3% Si3N4, relative density is measured as 100%. As a result of this case, Si3N4 aids sintering of Ti6Al4V by improving diffusion and as a result of this pores are decreased and effective compaction is sustained.After sintering of samples at 1100 ˚C temperature, 50 MPa (102 kN) pressure with 50 ˚C/min heating rate and 5 minutes of soaking time, XRD analysis shows that there are α and β phases are together at the Ti6Al4V microstructure, which is produced without addition of VC and Si3N4. At VC added samples, α and β phases are confirmed like in Ti6Al4V produced without addition and vanadium carbide peak is observed at 2% and 3% VC added samples. Moreover, at Si3N4 added samples, α and β phases of Ti6Al4V is confirmed and silicon nitride specific peak is observed at 3% Si3N4 added sample.As a result of Vickers microhardness measurements, with the addition of %3 VC to Ti6Al4V alloy, hardness value increases from 328 HV to 396 HV with 20.73% increment. In case of %2 Si3N4 addition hardness value increases from 328 HV to 445 HV via 35.67% increment.Microstructure analysis with optical microscopy demonstrates that Ti6Al4V alloy produced wit Spark Plasma Sintering method, there are thin lamellas of α phase in the microstructure with β phase at the remaining region. Addition of VC to Ti6Al4V alloy, lamellas of α phase exhibits equiaxed prolongation and with 3% VC addition microstructure is transformed to bimodal structure. In Si3N4 addition, lamella region consisting of α and β is decreased from 1% Si3N4 to 2% Si3N4 and α phase exhibits more uniform and homogenous development in Ti6Al4V matrix with 3% Si3N4.According to SEM-EDS elemental analysis, α and β phases, which belongs to Ti6Al4V, is confirmed and percentage of V element is higher at β phase than α. Besides, at 3% Si3N4 addition, distribution of silicon nitride phase in matrix is observed.At compression tests, compressive strength of developed Ti6Al4V alloy is improved with addition of VC and Si3N4. At Ti6Al4V produced without addition, compressive strength is 1624 MPa and this value is measured as 2015 MPa, 2219 MPa and 2274 MPa, respectively at 1% VC, 2% VC and 3% VC. On the other hand, at 1% Si3N4, 2% Si3N4 and 3% Si3N4, compressive strength is measured as 2142 MPa, 2155 MPa and 2302 MPa, respectively.As a result of wear tests of samples, with addition of VC and Si3N4, wear resistance of Ti6Al4V is improved. Wear area is measured as 14364 μm2 at Ti6Al4V, which is produced without additive, this value is decreased to 12645 μm2 with addition of 3% VC and 14141 μm2 with addition of 2% Si3N4.During experiments of three different amount of VC and Si3N4 additives, mechanical properties like hardness, compressive strength and wear resistance value of Ti6Al4V alloy is developed. By increment in amount of VC addition to Ti6Al4V alloy, lamellas of α phase at the microstructure of Ti6Al4V, which is produced without additive, show formation of equiaxed grains and microsturture exhibits bimodal transformation. With addition of Si3N4, lamellar microstructure of Ti6Al4V is directly transformed to bimodal microstructure. By Spark Plasma Sintering process, Ti6Al4V alloy, which is produced with additives of VC and Si3N4, mechanical properties like hardness, compressive strength and wear resistance of Ti6Al4V is improved. 159

Kalay oksitler, sitokiyometrelerine bağlı olarak p ve n tipi yarı iletken davranış gösterebilen, termodinamik olarak kararlı malzemelerdir. Bu özellikler onları kimyasal sensörler, süper kapasitörler ve lityum iyon piller gibi çeşitli uygulamalar için çekici bir malzeme haline getirmektedir. Kalay oksitlerin sensör olarak performanslarının iyileştirilmesi için kullanılan yaklaşımlardan bir tanesi, malzemenin yüzey alanının arttırılmasıdır. Yüksek yüzey alanına sahip kalay oksitlerin (SnOx) üretimi, fiziksel buhar biriktirme, buhar taşıma ve hidrotermal metotlar ile yapılabilmektedir. Elektrokimyasal üretim yöntemleri ise bu yöntemlere iyi bir alternatiftir ancak, kalayın karmaşık çözülme mekanizması, kalın ve sürekli bir tabaka halinde büyümesini engelleyen önemli bir faktördür. Sn – H2O Pourbaix diyagramına göre nötr çözeltilerde kalay pasif hale gelmektedir, dolayısıyla nötral çözeltilerde anodik oksidasyon uygulaması, yoğun ama ultra ince film oluşmasına neden olur. Asidik çözeltilerdeki metalik kalayın anodik polarizasyonu sırasında, potansiyele bağlı olarak çözünmeyen Sn+2 ve Sn+4 oksitleri veya anodik hidroksitlerin üretilebilmesi mümkündür. Daha önceki çalışmalar göstermiştir ki, asidik çözeltilerde kalayın yüksek çözünme oranı ve oksitlerin gözenekli ve yapışmayan yapısı, malzeme yüzeyinde sürekli bir oksit tabakasının oluşmasını engellemektedir. Bu veriler ışığında, asidik çözeltilerde kalın kalay oksit tabakalarının oluşturulması, kalayın çözünme hızının düşürülmesi ve / veya oksit tabakasının yoğunluğunun ve yapışmasının arttırılması ile mümkündür. Çalışmanın amacı, metalik kalayın anodik oksidasyonu yöntemi ile asidik çözelti içerisinde yüksek yüzey alanına sahip kalın kalay oksit filmlerinin üretilmesi için strateji geliştirmektir. Kalayın çözünme hızının düşürülmesi amacıyla çözeltiye kalay iyonu ve jelatinimsi kalay hidroksitler eklenmiş ve yüzeyde oluşan oksihidroksit tabakasının geçirgenliğinin azaltılması sağlanmıştır. Bu yaklaşım daha önce literatürde yer almamaktadır. Kalayın anodik oksidasyon çalışmaları için 1-2 cm2 aktif alanla yüksek saflıkta kalay folyolar (Kalay miktarı ağırlıkça % 99.9) kullanılmıştır. Katot tarafı elektrolit konsantrasyonu 30 g/l H2S04 olarak sabit tutulmuş ve deneylerin tümü için 500 ml hacimli su ceketli bir membran hücre kullanılmıştır. Yapılan tüm anodik polarizasyon çalışmaları sırasında elektrolitin sıcaklığı 15 ° C'de (+/- 1) tutulmuştur. Karşı elektrot, yüzey alanı 5 cm2 olan paslanmaz çelik (316 L) olarak seçilmiş ve numunelerin aşırı ısınmasını önleyerek konsantrasyon gradyanı oluşumunu engellemek için, polarizasyon sırasında kuvvetli hava uygulanmıştır. Potansiyodinamik ve potansiyostatik modlarda bir potansiyostat (Voltalab PGZ 301 Voltammetry) kullanılarak polarizasyon çalışmaları yapılmış ve çalışmalar sırasında cıva/cıva sülfat (Hg / Hg2S04, standart hidrojen elektroduna göre E=0,6151V) referans elektrodu (Monokrystaly RME 121) olarak kullanılmıştır.Farklı elektrolitlerde anodik polarizasyondan sonra elde edilen oksit filmlerin ve bunların ısıl işlem görmüş versiyonlarının kimyası, fiziksel yapısı ve morfolojisi, 632.8 nm çizgisine sahip He-Ne lazeri kullanılarak mikro Raman spektroskopisi (Horiba Yvon HR800 UV) ile karakterize edilmiştir. Ayrıca fiziksel yapı ve morfolojileri de Taramalı Elektron Mikroskobu (Jeol JSM 5410) ile karaterize edilmiştir. Yapılan kimyasal ve yapısal karakterizasyon adımlarından sonra, numuneler kompleks oksit-hidroksit filminin Sn02'ye dönüştürülmesi için atmosferik koşullar altında 3 saat boyunca 800 ° C'de ısıl işleme tabi tutulmuş ve dönüşüm Cu Ka radyasyonu (Philips PW 3040) kullanılarak XRD doğrulanmıştır.Anodik polarizasyon deneylerinde farklı serbest sülfürik asit ve çözünmüş kalay konsantrasyonlarında 25 mV / sn tarama hızında potansiyodinamik polarizasyon kullanılarak deneyler gerçekleştirilmiştir. Deneyler sonucunda çözünmüş kalay iyonu miktarının çözünme miktarını belirgin şekilde düşürdüğü ve pasifleşmeyi kolaylaştırdığı belirlenmiştir. Ancak 30 g/l üzerinde çözünmüş kalay iyonu miktarının, membran olmasına rağmen katot üzerinde dendrit oluşumuna yol açarak hücrede kısa devre yaptırdığı anlaşılmıştır. Bu deneylerin sonuçları her ne kadar geçersiz olsa da, deneyler sırasında pasifleşmenin daha hızlı olduğu ve özellikle 60 g/l çözünmüş kalay konsantrasyonunun üzerindeki çözeltiler içerisinde, sarı kolloidal partiküllerin oksidasyon sonucu oluştuğu gözlemlenmiştir. Bu gözleme dayanarak kalay anodun çözünme hızını sınırlandırmak ve film oluşumunu arttırmak için 30 g / l çözünmüş kalay içeren çözeltiye H202 ilave edilerek çözelti içerisindeki kalayın jelatinimsi koloidal Sn (OH)4 parçacıklarına oksitlenmesi sağlanmış ve nihai çözelti hazırlanmıştır. H202 ilavesi, çözelti içerisinde tespit edilen çözünmüş kalay içeriği, 0 g / l olana kadar hacimsel titrasyon yöntemi kullanılarak gerçekleştirilmiştirKalay anotlar, 40 dakika boyunca 650 mV yük altında (Hg / HgS04 referans elektroda göre) koloidal Sn(OH)4 partikülleri içeren bu çözeltide polarize edilmiş ve zamana bağlı anodik akım sonuçları incelenmiş, çözeltideki Sn(OH)4 koloidal partiküllerin pasivasyon davranışı üzerindeki pozitif etkisi belirlenmiştir. Bu çözeltide polarize edilen numune yüzeyinde, 10 dakikalık polarizasyondan sonra pasifleşmenin oluştuğu ve akım düşüşü hızının diğer örneklere göre 2,5 kat daha kısa sürdüğü anlaşılmıştır. Bahsi geçen numunenin yüzeyinde 40 dakikalık polarizasyon sonucunda oluşan film fiziksel olarak yüzeyden alınmış ve desteğe ihtiyaç duymayan bu filmin karakterizasyonu gerçekleştirilmiştir. 100-150 mikron kalınlığa ulaştığı belirlenen filmin temel olarak iki yapı ihtiva ettiği, yapılan EDS ve Raman analizleri ile bulunmuştur. Elektrolit tarafına bakan yüzünde koloidal Sn(OH)4 partiküllerinin de katılımı ile kompleks ve ince bir kalay oksihidroksit yapısı oluşturmuştur. Bu yapının yüzeyi kaplaması ve literatürde de belirtildiği gibi geçirgenliği azaltması ile metalik kalay anot yüzeyinde oluşan aşırı doygun bölgede ise visker yapıda kalay sülfat kristallerinin oluştuğu belirlenmiştir. Yapılan Raman incelemeleri elde edilen filmin genel yapısının kalay oksihidrosit-sülfat olduğunu göstermiştir.Elde edilen karma yapılı filmin literatürde bahsedildiği üzere ısıl işlem ile kristalin SnO2'ye dönüştürülmesi bir sonraki adım olarak planlanmıştır. Atmosfere açık olarak 800°C'de 3 saat boyunca uygulanan ısıl işlem sonucunda yapılan XRD ve Raman analizleri, elde edilen kalay oksihidrosit-sülfat yapısındaki 100-150 mikron kalınlığında viskerler içeren filmin tümüyle rutil yapıda kristalin SnO2'ye başarı ile dönüştürülebildiğini göstermiştir.Çalışmanın sonucunda, asidik çözelti içerisinde kalay hidroksit varlığı ile visker tipi büyüme arasındaki ilişki ortaya konmuştur. Farklı çözeltilerde elde edilen sonuçlara dayanarak, kalay hidroksitlerin anodik oksit filmlerin bütünlüğü ve geçirgenliği üzerindeki rolüne dayalı bir mekanizma önerilmiştir. Kompleks kalay oksi-hidroksit yapılarının ve kalay sülfat kristallerinin visker halinde çökmesi, kalay yüzeyinde oluşan poröz yapılı, kararlı anodik oksit filminin sağladığı düşük geçirgenlik sayesinde sağlanmıştır. Bu filmler uygun ısıl işlem ile kristallin Sn02'ye dönüştürülebilme kabiliyetine sahiptir. Uygulanabilirliği yüksek bu yöntem, diğer visker tipi kalay oksit üretim yöntemlerine bir alternatif olabilir. Tin oxides do exhibit p and n type semiconductor behavior depending on their stoichiometry with high thermodynamical stability. These properties make them an attractive material for various applications such as chemical sensors, supercapacitors and lithium ion batteries. One of the approaches used to increase the performance of tin oxides as sensors, is to increase the surface area of the material. Tin oxides with high surface area (SnOx) are known to be produced by vapor transport and hydrothermal methods. Electrochemical production methods are a good alternative to these methods; however, the complex dissolution mechanism of tin is an important factor that prevents its growth as a thick continuous layer. According to the Sn - H2O Pourbaix diagram, tin becomes passivated in neutral solutions, so the application of anodic oxidation in neutral solutions results in the formation of dense but ultra - thin film. During the anodic polarization of the metallic tin in the acidic solutions, it is possible to produce Sn+ 2 and Sn+ 4 oxides or anodic hydroxides which are insoluble depending on the potential. Previous studies have shown that the high dissolution rate of tin in the acidic solutions and the porous and non-adherent nature of these oxides prevents the formation of a continuous and dense oxide layer on the material surface. In the light of these data, it is possible to form thick tin oxide layers in acidic solutions by reducing the rate of dissolution of the tin and / or to increase the density and adhesion of the oxide layer. The aim of this study was to develop a strategy for the production of dense and thick tin oxide layer with high surface area in an acidic solution by anodic oxidation of metallic tin. To reduce the dissolution rate of the tin, tin ions and gelatin tin hydroxides were added to the solution to lower the permeability on the surface due to the formation of the oxyhydroxide layer on the surface. This approach has not been previously reported in the literature. For the anodic oxidation studies of tin, high purity tin foils (Sn 99.9% by weight) were used with an active area of 1 to 2 cm2. Anodic polarization studies were conducted in a 500 ml volume water jacketed membrane cell where the electrolyte concentration at the cathode side was kept constant as 30 g/l H2SO4. In all the experiments temperature of the electrolyte was held at +15 +/- 1 °C. The counter electrode was selected as stainless steel (316 L) with the surface area of 5 cm2. Vigorous air agitation was applied during polarization for avoiding excessive heating of the substrates. Polarization studies have been conducted by using a potentiostat (Voltalab PGZ 301 Voltammetry) both in potentiodynamic and potentiostatic modes. Quicksilver/quicksilversulfate (Hg/Hg2SO4, E=0,6151V vs. SHE) electrode (Monokrystaly RME 121) was used as reference electrode. The chemistry, structure and morphology the oxide films obtained after anodic polarization in different electrolytes and their heat treated versions was characterized with micro Raman spectroscopy (Horiba Yvon HR800 UV ) using He-Ne laser with 632.8 nm line as excitation source with a laser power of 3mW and Scanning Electron Microscope (Jeol JSM 5410). After the chemical and structural characterization steps, samples are subjected to heat treatment at 800 °C for 3 hours under atmospheric conditions to convert the complex oxide-hydroxide film to SnO2. The structure of the tin oxyhydroxides were also determined with XRD using Cu Kα radiation (Philips PW 3040) in as deposited and heat treated state.Anodic polarization studies were conducted in various different electrolytes with several concentrations of sulfuric acid and dissolved tin, to optimize the conditions for the oxide layer growth. The samples were investigated in these solutions by using potentiodyamic and glavanodynamic polarization with a scan rate of 0,25 mV/sec. After the verification of lowering only the free acidity up to 30 g/l was not sufficient, tin sulfate was introduced to the solution to further lower the dissolution of metallic tin. Although higher dissolved tin ion concentration has helped limiting the dissolution over 30 g/l dissolved tin, dendrites started to build up on the cathode, which made these level not possible to use. Therefore, a different approach, as explained herebelow, was applied after observing the precipitation and oxidation at higher dissolved tin concentration, where colloidal particles started to form in the solution, speeding up the passivation and lowering the dissolution. Using this data, a new solution was prepared by the precipitation of tin as gelatinous colloidal Sn(OH)4 particles by introducing H2O2. The addition of H2O2 was carried out until the detected dissolved tin content in solution was lowered to 0 g/l by using volumetric titration method. The tin anode samples were polarized in this solution containing colloidal Sn(OH)4 particles with at 650mV versus Hg/HgSO4 for 40 minutes. The results from the time dependent anodic current investigations indicated the positive effect of the presence Sn(OH)4 colloidal particles in the solution on the passivation behavior. The sample polarized in this solution passivated in 2.5 times shorter duration then as determined by the passive current decline after 10 minutes of polarization. The higher initial current density of this solution could be related to the existence of free sulfuric acid activated with the presence of excess hydrogen peroxide. However, even with a more aggressive initial solution, a more protective film generation promoted by the Sn(OH)4 colloidal particles, soon created the sheltered environment for the oxide growth below them. After polarization of the tin electrode in this solution, a homogeneously covering, stable and thick oxide layer was formed. Surprisingly this layer was easily detached from the surface upon application of a low force at the metal-oxide interface or by pulling the oxide film with an adhesive tape. The total thickness of this detached free standing layer was about 150 microns and consisted of two layers with different structures. Denser layer at the top (50 micron thick) was the layer facing the solution, below this a whisker grown layer (100 micron thick) was present. In the region adjacent to metallic tin, whisker growth was observed. By going deeper from this interface twoards the freestanding layer, crystal growth with very well defined rectangular prism shape started to appear. The planar view of the top layer facing the solution was similar to the morphology of the film that was formed in high tin ion containing solutions. On the other hand whisker type growth was clearly observed at the planar view of the film adjacent to the metallic tin.Raman investigations were conducted on both sides of the thick film detached from metallic tin for verifying their structure. The Raman spectra and XRD patterns of these structures coincided with complex tin hydroxides and tin oxy-hydroxy sulphate.The formation of this multi layered structure could be explained as follows: The presence of the low permeability and denser film that occurred with the presence of colloidal tin hydroxide on the metallic tin surface did not substantially decrease the dissolution of tin as observed from the time dependent polarization results. However, lowering the permeability of this layer limited the transfer of the fresh electrolyte to the metal surface and the transport of the dissolved tin to the electrolyte. Thus metallic tin continued to dissolve leading to the formation of tin ion supersaturated zone between metallic tin and the low permeability layer. In this supersaturated zone, tin oxy-hydroxide sulfates are expected to crystallize in whisker form as already been indicated in previous studies. Consequently, the layered oxy hydroxide structure is formed consisting of a top semi permeable layer below which whisker growth has taken place. As stated in literature, tin oxy hydroxides could easily be converted to SnO2 by thermal dehydration process. Therefore, a subsequent heat treatment was applied to the samples at 800°C under normal atmosphere for 3 hours. Comparison of the Raman spectrum of thermal treated specimen with the reference pattern of rutile SnO2, revealed a perfect conversion indicated by the presence of three characteristic peaks located at 479, 629 and 772 cm-1 that belong to Eg, A1g and B2g vibration modes for SnO2 rutile structure. Overall it was possible to demonstrated for the first time, the possibility of growing thick whisker like free standing SnO2 film on metallic tin, by anodic polarization of tin in Sn(OH)4 containing acidic solutions. The results of the study revealed the possibility of growing complex tin oxy-hydroxides whisker like structures as thick films with anodic polarization of metallic tin in acidic sulfate electrolytes in the presence of gelatinous tin hydroxides. Tin hydroxides by taking part in the tin oxide film that was formed during anodic polarization, increased the film integrity and attachment ability to the metallic tin surface. Below this semipermeable layer, dissolution of tin continued, leading to the generation a tin cation supersaturated zone. As a result, crystallization of complex tin oxy-hydroxides in whisker form took place. These films were detached from the metallic tin substrate by the application of a mechanical force to the metal oxide layer interface. Upon heat treatment of this free standing detached layer at 800°C, it was converted to SnO2 without losing its integrity. 94

Yarıiletken teknolojisi gaz sensörlerinde önemli bir kullanıma sahiptir. Kalay oksit bir yarı iletkendir ve yapısının elverişliliği sayesinde ince filmler olarak en önemli yeri gaz sensörü alanındaki uygulamalardır. Bu çalışmada homojen ve kararlı yapıda kalay oksit ince filmler üretmek amacıyla Fiziksel Buhar Biriktirme (PVD) tekniği ile ince filmler üretilmiştir. Çalışmada ayrıca bu teknikte ince filmler oluşturmak için kullanılan ve 'Target' adı verilen belli çap ve kalınlığa sahip disk şeklinde olan ve tozların preslenmesi ile pelet haline getirilen bu malzemenin de üretimi yapılmıştır. Bu amaca yönelik, katkılı ve katkısız kalay oksit tozların üretimi sol-jel yöntemiyle gerçekleşmiştir. Bu tozlara belli çaptaki kalıpta otomatik hidrolik preste ön şekillendirme yapılıp, soğuk izostatik presleme (CIP), sıcak izostatik presleme (HIP) preslere preslenerek peletler oluşturulmuştur. Katkılı ve katkısız bu peletlerden ve ticari olarak satın alınan kalay (Sn) metal ve kalay oksit target kullanılarak DC ve RF sputter cihazlarında kalay ve kalay oksit filmler üretilmiş ve termal oksidasyonu oksijen tüp fırınında yapılarak SnO2 filmlere dönüştürülmüştür. Toz, pelet ve ince film formunda yapılan bu üretimlerin kompozisyon ve tüm karakterizasyon incelemeleri için, X-Işını Difraktometresi (XRD), Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ve Atomik Kuvvet Mikroskobu (AFM), X-Işın Fotoelektron Spektroskobisi (XPS), Fourier Dönüşüm İnfrared Radyasyonu (FT-IR), Diferansiyel Termal Analiz ve Gravimetri (DTA-TGA), Zeta Potensiyel Partikül Boyut Dağılım Analizi, İki Boyutlu Yüzey Profilometresi ve Nanoindentasyon cihazları kullanılmıştır. Semiconductor technology also has an important use in gas sensors and tin oxide is a semiconductor and its the most important site is the applications in the field of gas sensor as a thin film due to the suitability of its structure. In this project, often preferred Physical Vapor Deposition (PVD) method utilized in order to produce homogeneous and stable and tin oxide thin films and these films were aimed to increase with improving of structural, electrical and mechanical properties. In addition, this technique is used to create thin films and called target, which have specific diameter and thickness of the disk shaped, has been produced in the form of the pellet by pressing of the powder. By this aimed, pure and element doped tin oxide powders were synthesized via sol-gel processing successfully. These powders were formed pellets in molds with a certain diameter with cold isostatic pressing (CIP), hot isostatic pressing (HIP), automatic hydrolic presses pressed. In addition, thin films manufactured in the DC and RF Sputtering machine using commercially purchased tin metal target and tin oxide target films are made thermal oxidation in oxygen tube furnace to the tin films transformed into semiconductor tin oxide films. The obtained tin oxide powders, pellet and films characterizations were investigated using X-ray difractometer (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM) and Atomic Force Microscopy (AFM), X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS), Fourier Transform Infrared (FT-IR) and Differential Thermal Analysis (DTA-TGA), Zeta Potential Particle Size Analysis, Surface Roughness and Nanoindentation testing devices are used. 164

Dünyada en çok kullanılan ve teknoloji ve mühendislik malzemesi çeliktir. Dünyada üretilen ve tüketilen tüm malzemelerin de yaklaşık 94%'ü çeliktir. 2018 verileri göz önüne alındığında 1.8 milyar ton çelik üretilmiş olup bu miktar önceki senelere göre sürekli artış halinde olmuştur. 2018 yılında Çin, çelik üretiminde sürekli lider konumda iken Türkiye, 37 milyon ton civarında çelik üretimi ile ilk 10 sırada yer almaktadır. Kişi başına tüketilen çelik miktarları da göz önüne alındığında bu tüketim aynı zamanda ülkelerin gelişmişlik seviyesi hakkında bizlere bilgi vermektedir. Günümüzde çelik üretimi yaygın olarak iki yöntem ile yapılmaktadır. Bunlardan biri, cevherden yapılan üretimdir. Demir cevheri, kok, pelet ve sinter hammaddeleri ile karıştırıldıktan sonra yüksek fırında bouduard reaksiyonları sonucunda elde edilmiş olan pik demir daha sonra bazik oksijen fırınlarında karbon oranının azaltılması ile çeliğe dönüşmektedir. İkinci yöntem ise hurda çeliğin elektrik ark fırınlarında işlenerek, pota fırını ve sürekli döküm prosesleri ile tekrar kullanılabilir çelik haline getirilmesidir.Çeliklerin hurdasıyla yapılan çelik üretimi dünyadaki ham çelik üretiminin üçte birini oluşturmaktadır. Bu bağlamda bakıldığında hurdadan çelik üretimi Türkiye ve dünya için çok büyük önem arz etmektedir. Hurdadan çelik üretmede, cevherden çelik üretmeye göre harcanan enerjinin yaklaşık 25%'i kullanılmaktadır. Bu da 75% oranında enerji tasarrufunun sağlanmasıdır. Demir – çelik hurdasının çelik üretiminde kullanılması sayesinde doğal kaynakların tüketilmesinin, çelik üretiminde tüketilen enerji miktarının ve çevre kirliliğinin azaltılması mümkündür.Demir – çelik ve metal sektörleri baz alındığında hurda sınıfına sokulabilir ve yeniden değerlendirilebilecek atıklar açığa çıkmaktadır. Bu atıklar çelik üretiminde hammadde olarak kullanılabilir kaynaklar olarak da değerlendirilebilir. Atıklar, genel olarak üretim ve kullanım sonucunda işe yaramaz hale gelen, çevreye bırakılması ciddi tehlike arz eden her türlü madde olarak bilinmektedir. Atıkların tehlikeli olanları da göz önüne alındığında bileşimlerine ve özelliklerine göre kategorilendirilmeleri, bertaraf edilmeleri, işletilmeleri ve hatta geri kazanılabilir hale getirilip hem çevre hem ekonomik hem de enerji üretimi olarak fayda sağlamaları çok önemli bir husustur. Atıklar, kaynaklarına ve sektörlere göre sınıflandırıldığında katı atıklar, tehlikeli atıklar, tıbbi atıklar ve belediye atıkları ön plana çıkmaktadır.Çeşitli sektörlerden çıkan atıkların miktarları bölgelere göre değişkenlik göstermekle birlikte özellikle Eurostat'dan alınan veriler göz önüne alındığında yıllar içerisinde Avrupa'da çıkan atıkların giderek azaldığı Türkiye'de ise atık oluşumunun yıllara göre düzensiz olduğu görülmektedir. Bu da atıkların oluşmasına neden olan etkenlerin değiştirildiğini veya üstün teknolojilerin kullanılarak çıkan atıkların azaldığını göstermektedir. Atıkların değerlendirilmeleri söz konusu olduğunda miktarlarından bağımsız olarak hem bertaraf edilmeleri hem de geri kazanım tesisine gönderilmeleri çıkan atıkların çevreye ve canlı yaşamına vereceği zararın en aza indirilmesi açısından önem teşkil etmektedir. Demir çelik üretimi düşünüldüğünde çelik üreten bir tesisteki hammaddelerin hazırlanması ve çeliğin üretilmesi sonucunda çeşitli temel ve yan ürünler meydana gelmekle birlikte bu yan ürünler proses atıkları olarak değerlendirilmektedir. Demir – çelik üretiminde açığa çıkan yan ürünler yüksek fırın curufu, çelikhane curufu, bazik oksijen fırını curufu, elektrik ark fırını curufu, yüksek fırın baca tozu ve çamuru, bazik oksijen fırını baca tozu ve çamuru, elektrik ark fırını baca tozu, haddehane tufali, yağlı tufaller ve moloz döküntüleridir.Tesislerden çıkan atıklar atık yönetmeliğine göre bir hazırlama işlemine tabi tutulur. Hazırlama işlemi, depolamayı ve taşınmaya kapsamaktadır. Çelik üretim tesislerinin içerisindeki atıkları kimyasal bileşimine, boyutuna veya yağ içeriğine göre ayırma, üretim verimliliğini sağlama, ürün kalitesi ve çevre koruma konularında olumsuz etki yaratmaması ve doğru kullanılması açısından gereklidir. Ayrıca açığa çıkan atıkların çoğu yüksek oranda demir, karbon, kalsiyum ve diğer yararlı bileşikleri içermektedir. Bu içeriğe sahip olan atıkların kontrollü şekilde değerlendirilmeleri birincil hammaddelerin yerini almalarında etkili olabilir. Çelik üretiminde ortaya çıkan atıkların yaklaşık 90%'ını curuf, toz ve çamur oluşturmaktadır. Bu atıklar çevresel ve ekonomik olarak bir değerde düşünülüp değerlendirilmelidir. Curuf, toz, çamur ve tufal gibi atıklar aynı zamanda demir içermektedir. Çelik malzemesi dünya çapında en önemli malzeme olarak düşünüldüğüne demirin, çeliğin en önemli hammaddesi olduğu ve bu atıkların demir içermesi, değerlendirilebilmeleri için yeterli bir sebeptir. Ancak, diğer atıklardan da karbon içerenler, yani hidrokarbon olanlar, çelik üretimi için yapılan aglomerasyon harmanına karıştırılarak çelik üretiminde demir oksitlerin indirgenmesinde kullanılabilir ve demirin metalleşmesi esnasında enerjilerinden faydalanılabilir.Çelik üretimi tesisleri dışında, çeliğin işlendiği tesislerde de sıcak hadde ürünü çeliklerin yüzeylerindeki oksit tabakaları tesislerdeki fiziksel işlemler sırasında yüzeyden ayrılarak sirküle eden bor yağına karışırlar. Sirküle ettirilen bor yağından ayrıştırılan bu demir esaslı malzemeler borlu çamur olarak birikirler. Bu yüzden bu işlemlerden çıkabilecek atıkların da demir çelik endüstrisinden çıkan atıklar gibi değerlendirilmesi gerekir. Tufaller, çelik üretiminde sürekli döküm ve haddehanede çıkan ekonomik değeri yüksek, demir esaslı bir atıktır. Çelik üretiminde çeşitli proseslerden üretim esnasında çıkan atıklardaki ekonomik değere sahip maddelerin özelliklerine göre doğrudan veya ön işlemlerden geçirildikten sonra üretim tesislerindeki proseslerle veya geliştirilmiş özel prosesler ile geri kazanımı sağlanmaktadır. Bileşimini, çeliğin içerisindeki elementlerin oksit halleri oluşturan tufalin genel bileşimi 33 - 72% Fe, 0,4 - 16% CaO ve 0,1 - 0,8% C olarak verilmektedir. Sürekli döküm ve tav fırınlarında ortaya çıkan tufal yağ içermezken haddehane tufali yağ içermektedir. Yağlı tufal, yağdan arındırılarak geri dönüştürülebilir veya yağlı halleriyle proseslerde kullanılabilir. Yağlı çamurlar ise çeşitli metal sektörlerinde kullanılan bor yağına karışması sonucu açığa çıkmaktadır. Bu çamurların bileşimi işletmelerdeki kirletici etkenlerin miktarına bağlı olarak değişmektedir. Fakat yağlı çamurlardaki yağ miktarının 3%'den fazla olması, yeniden kullanılması için ön işlemi de gerektirmektedir.Temiz ortamdaki işletmelerde bor yağıyla taşınan malzemelerdeki demir içeriği daha yüksek olmakta ve bu durum değerlendirilmelerini kolaylaştırmaktadır. Bu çalışmada metal işleyen tesislerde çeşitli prosesler sonucu açığa çıkan demir esaslı yağlı çamurlardan ayrıştırılan demirin, hammadde olarak demir – çelik üretiminde kullanılabilirliği araştırılmıştır.Bu çalışmada; bor yağlı çamurun yanında yüksek fırın baca tozu ve tufal gibi atıklar ve ayrıca kok tozu ve bentonit kullanılmıştır. Çalışmanın kapsamında 100% tufal, 80% tufal + 20% yağlı çamur ve 60% tufal + 40% yağlı çamur içeren karışımlarla peletler üretilmiştir. Pişirilen peletlerin mukavemetleri yağlı çamurun miktarının artmasıyla düşmüştür. Mukavemet düşüşlerine bor yağının pişme esnasında uçarak peletlerde bıraktığı poroz yapının neden olduğu değerlendirilmektedir.Peletler, kayıkçıkta kok tozuna gömülerek 1 saat boyunca 1100 ˚C'de redüksiyon işlemine tabi tutulmuş ancak redüksiyon başarılı olmamıştır.Atıklarla: 85% yüksek fırın baca tozu + 15% yağlı çamur, 75% yüksek fırın baca tozu + 25% yağlı çamur, 20% yağlı çamur + 30% tufal + 50% yüksek fırın baca tozu karışımlarıyla pres cihazında kompozit briketler üretilmiştir. Daha sonra kompozit briketler 1100 ve 1200 ˚C'de 1 saat süreyle redüklenmiştir. Çalışılan harmanlarla üretilen redüklenmiş kompozit briketlerde demir oranı 51,29% ile 64,56% arasında değiştiği görülmüştür. Demir kaynağı bulunduran yağlı çamur karışımı ile üretilen kompozit briketlerin demir-çelik üretiminde hammadde olarak kullanılabileceği değerlendirilmiştir. Steel is the most used technological and engineering material in the world. Also about 94% of all materials produced and consumed in the world are steel. Considering the data from 2018, it is produced 1.8 billion tons steel and this amount keeps raising continuously comparing past years. In 2018, China is the leader of steel manufacturing and Turkey is in 10th place with around 37 million tons of steel production. Considering the steel consuming amount per person, this number also gives the development level of the countries.There are two main methods of steel production. First method is producing the steel from ore. The pig iron obtained as a result of boudouard reaction of the mixture of iron ore, coke, pellet and sinter raw materials in the blast furnace then turn into steel by reducing the carbon content in basic oxygen furnaces.Second method is to process the scrap steel in electric arc furnaces to be reusable steel by ladle furnace and continuous casting processes. Producing steel from the scrap steel is one third amount of the raw steel production in the world. In this context, steel production from scrap is very important for our country and the world.It is consumed approximately 25% of the energy use in producing steel from ore in steel production from scrap. That way it is possible to save 75 % of the energy. By using iron and steel scrap in steel production, it is possible to reduce the consumption of natural resources, the amount of energy consumed in steel production and environmental pollution.Waste product which can be classified as scrap reveals in iron steel and metal sectors. These waste can be evaluated as usable raw material in steel production. Wastes are generally known as all kind of material that become useless in the end of production and also considered quite dangerous material for the environment. It is very crucial to categorize the wastes even the hazardous ones according to their composition and properties, eliminate, process and even recycle for using in energy production. That may cause advantage in terms of economy and environment as well.Wastes can be categorized as solid wastes, hazardous wastes, medical wastes and municipal wastes.Although the amount of waste from various sectors varies by region, the waste in Europe especially according to data from Eurostat gradually decreased in years but in Turkey the waste formation seems to be more irregular in years. This shows that the factors that cause the formation of wastes are changed or by using high technologies the wastes are reduced.Both recycling and eliminating the wastes irrespective of the amount have an important effect on protecting the environment. It is also important in terms of minimizing harm to life. When the iron and steel production is considered, various main and by-products are produced as a result of the preparation of raw materials in a steel producing plant and the production of steel, and these by-products are considered as process wastes.The by-products produced in iron and steel production are blast furnace slag, steelmaking slag, basic oxygen furnace slag, electric arc furnace slag, blast furnace flue dust and sludge, basic oxygen furnace flue dust and sludge, electric arc furnace flue dust, scales and oily scaling sludge and rubble and debris.The wastes come out of the facilities are subjected to a preparation process according to the waste regulation. Preparation process includes storage and transportation. It is necessary to separate the wastes in the steel production facilities according to their chemical composition, size or oil content, to ensure production efficiency, to have no negative impact on product quality and environmental protection and to use them correctly.Most of the wastes also contain high proportion of iron, carbon, calcium and several other useful compounds. Controlled evaluation of wastes with this content can be effective in replacing primary raw materials.Approximately 90% of the waste generated in steel production consists of slag, dust and sludge. These wastes must be considered and evaluated in terms of environment and economy. Wastes such as slag, dust, sludge and scales also contain iron.When steel is considered as the most important material in the world, iron is the most important raw material of steel and the iron content of these wastes is a sufficient reason for the evaluation.However, other wastes which contain carbon, i.e. hydrocarbons, can be used in agglomeration processes for steel production, or their energy can be utilized during the reduction of ferrous compounds and metallization of iron in steel production.In addition to iron and steel production, physical and chemical surface treatments are applied to metals. Therefore the wastes which generated from this process must be named as wastes from iron and steel industry.Scales are an iron source waste with high economic value in steel production and rolling mill. In iron and steel production, economically valuable materials in the wastes generated from various processes are recovered either by processes in production facilities or by special processes developed after directly or pre-treating according to their properties.The general composition of scale, which forms the oxide states of the elements in the steel, is 33-72% Fe, 0.4-16% CaO and 0.1-0.8% C.The rolling mill scale contains oil but the scale which generated from continuous casting and annealing furnace does not contain oil.Oily scale can be degreased and recycled or it can be used in process with oily forms. Oily sludge is released by mixing with boron oil used in the processing of hot rolled steels used in various metal sectors. The compound of these sludge changes according to the amount of the pollutants. But if the amount of the oil is more than %3 in oily mill sludge it is needed pre-treatment. The iron content of the materials carried by boron oil is higher in clean environment and that makes easy their evaluation.In this study, the usability of the iron that separated from oily mill sludge which is released from various processes in metal working plants as a raw material in iron-steel production was analyzed. 93

Polimer bilimi uzun yıllardır çalışılmakta olan malzeme konularından biridir. Mühendislik uygulamalarında sıklıkla kullanılan polimerler genel olarak termoplastikler, termosetler ve elastomerler olmak üzere üç başlık altındaincelenirler. Tekrar tekrar proses edilebilen termoplastikler, çeşitli mekanik ve kimyasal özellikleri ve düşük maliyetleri sayesinde birçok sektörde geniş kullanım alanı bulmuşlardır. Harmanlama iki ya da daha fazla termoplastik polimerin daha iyi mekanik, fiziksel, kimyasal özellik sağlamak, maliyeti iyileştirmek ya da geri dönüşüm yaparak daha çevreci malzemeler üretmek amacıyla ekstruder yardımıyla karıştırılarak yeni bir malzeme üretilmesidir. Polietilen (PE) polyoolefin ailesine bağlı, kimyasal olarak (-C2H4 )n olarak gösterilenetilenin polimerizasyonu ile üretilen ve en çok kullanılan termoplastik türlerinden biridir. Etilen monomerinin dallanmasına bağlı olarak kristalizasyon derecesi değişir. Bu kristalizasyon derecesine göre polietilen; yüksek yoğunluklu, alçak yoğunluklu ve lineer alçak yoğunluklu polietilen olarak isimlendirilir. Yüksek yoğunluklupolietilen (YYPE), kristallenmeye engel olan dallı yapının en az olduğu PE çeşididir. Bu sebeple yoğunluğu ve mekanik dayanımı diğer PE tiplerinden fazladır. YYPE yüksek mekanik özellikleri ve kimyasal direnci sebebiyle boru imalatında, deterjan ve şampuan kutularının imalatında sıklıkla kullanılır. Alçak yoğunluklu polietilen(AYPE) ise kristaliniteyi yavaşlatan dallı yapıları içerisinde bulundurur. Bu yapılar uzun ana zincire rastgele bağlanırlar ve bu dallı yapı yoğunluğu düşüren etmendir. Yüksek darbe mukavemeti gerektiren uygulamalarda dallı yapısı sayesinde darbeyi kolaylıkla absorbe edebilen AYPE ve lineer alçak yoğunluklu (LAYPE) tercih edilir.Saf haldeki kullanım alanlarının yanı sıra, PE diğer polimerlerle harmanlanarak da kullanılmaktadır. Örneğin, kırılgan yapıdaki poli (etilenterefitalat) (PET) malzemesinin darbe dayanımını artırmak, ekonomik yeni malzemeler üretmek amacıyla PE/PET harmanları, daha rigid bir yapı elde etmek için ise PE/PA harmanları otomotivde ve beyaz eşya sektöründeki mühendislik uygulamalarında sıklıkla kullanılmaktadır. Bu tez çalışmasında artan plastik kullanımı ve buna bağlı olarak artan çevre kirliliği göz önünde bulundurularak kullanılan tüm malzemeler geri dönüşüm malzemelerden seçilmiştir. Bebek bezlerinden geri dönüştürülmüş polipropilen, tekstil atıklarındangeri dönüştürülmüş poliamid 6 ve PET su şişeleri ikincil takviye fazı olarak kullanılmıştır. Polimerler geri dönüştürüldüklerinde, proseste meydana gelen kesme gerilimleri sebebiyle uzun polimer zincirlerinde kopmalar meydana gelmektedir. Bu kopmalar mekanik özellikte düşüşlere sebebiyet vermektedir. Bu sebeple geri dönüştürülmüşpolietilen fazı mikrofibrilasyon yöntemi kullanılarak mukavemetlendirilmiştir. Mikrofibrilasyon yöntemine temel olarak 3 temel aşamadan oluşur: karıştırma, çekme ve ısıl işlem. Bu yöntem ile erime noktaları arasında en az 50 °C fark olan iki polimer istenilen oranda ekstruderde karıştırılır ve çekme cihazı yardımıyla takviyepolimerin (ikincil faz) matrisin içerisinde fibrilleşmesi sağlanır. Fibrillasyon sıcak veya soğuk olarak gerçekleştirilebilir. Fibrlasyonu etkileyen bir diğer önemli nokta ise boy/çap oranını belirleyen çekme hızıdır. Son aşamada ise, ikincil fazın erime noktasından düşük, matrisin erime noktasından yüksek olarak belirlenen özel bir sıcakta malzeme kalıplanır bu sayede matris eritilir ancak fiberler korunur. Son aşamada ise kalıplama işlemi yapılır. Fiberlerin dağımı ve oryantasyonu mekanik özellikleri belirleyen en önemli parametrelerden biridir. İzotropik dağılımın gerektiği uygulamalarda enjeksiyon ile kalıplama yapılırken, anizotropik dağılıma ihtiyaçduyulan uygulamalarda basınçla kalıpma yöntemi uygulanır. Erimeyen fiberler malzemenin mekanik özelliklerini klasik harmanlama metoduna göre daha çok artırır. Bu tez çalışmasında, matris olarak rPE ve takviye polimer olarak da polyolefin ailesinden rPP, ester ailesinde rPET ve amidlerden rPA6 kullanılmıştır. Üretim metodu olarak harmanlama tekniğinden daha efektif mekanik özellik sağladığı bilinen fibrilasyon yöntemi seçilmiştir. Tüm formüller çift vidalı ekstruder kullanarak karıştırılmıştır. Çift vidalı ekstruderde üretilen granüllerden enjeksiyon makinası yardımıyla test çubukları basılmıştır. Çalışmanın ilk etabında, farklı takviye polimer tipinin rPE matrisine etkisi araştırılmıştır. Yapılan tüm deneylerde rPE ağırlıkça %80 oranında, takviye polimerler ise %20 oranında kullanılmıştır. rPE/rPP, rPE/rPET ve rPE/rPA6 kompozitleri 250 °C'de çift vidalı ekstruder yardımıylakarıştırılmıştır. İkincil fazların erimesini önlemek için enjeksiyon sıcaklığı takviye faz ile matrisin erime noktasının arasında seçilmiştir. Karakterizasyon yöntemi olarak taramalı electron mikroskobu, diferansiyel taramalı kalorimetreye ek mekanik testler yapılmıştır. SEM analizleri yapılarak fibrilasyonun sağlanıp sağlanmadığı, oluşan fibrillerin boyutu ve dağılımı incelenerek matrisle takviyenin uyumluluğu araştırılmıştır. Farklı polimer tiplerinin polietilen matrisinin kristalizayonu üzerindeki etkisi diferansiyel taramalı kalorimetre analizleri ile hesaplanmıştır. Üretilen tüm kompozitlere çekme, eğme ve darbe testleri yapılarak farklı polimertiplerinin rPE matrisinin mekanik özelliklerini nasıl değiştirdiği incelenmiştir. İkinci aşamada ise proses parametrelerinin (ektruzyon ve enjeksiyon sıcaklığı) morfolojiye, termal ve mekanik özelliklere olan etkisi araştırılmıştır. Ekstruzyon sırasında rPET malzemenin tam olarak erimediği fakat yumuşadığı 250 °C' de ve erimenin tamamlandığı 275 °C'de iki farklı üretim yapılmış ve birinci etapta yapılan analizler tekrarlanmıştır. Ekstruzyon sıcaklığına ek olarak, enjeksiyon sıcaklığının mekanik özelliklere etkisi araştırılmıştır 150 ve 190 °C'de enjeksiyon yapılmıştır. Bu noktaya kadar yapılan çalışmalar belirlenen sistemler için proses koşullarının optimize edilmesini sağlamıştır. Proses optimizasyonu sırasında, rPET ve rPA6 fazlarının rPE matrisi ile uyumsuz olduğu ve bu uyumsuzluğun heterojen yapılara sebebiyet verdiği gözlenmiştir. Çalışmanın üçüncü aşamasında, birbiriyle uyumsuz olan rPE ve rPET malzemelerinin birbiri içerisinde daha homojen dağılmasını sağlamak amacıyla ticariismi Elvaloy PTW olan etilen/n-bütil akrilat/glisidil metaakrilat (EnBAGMA) terpolimeri 3,6,9 phr oranlarında kullanılmıştır ve uyumlaştırıcı miktarının morfolojiye, mekanik özelliklere ve termal özelliklere etkisi araştırılmıştır. Buna ek olarak, geri gönüştürülmüş poliamid fazı ile geri dönüştürülmüş polietileniuyumlaştırabilmek amacıyla ticari olarak Fusabond E226 olarak bilinen anhidrat ile modifiye edilmiş polietilen 0,3,6,9 phr oranlarında kullanılmıştır. Çalışmanın son aşamasında, çekme hızının fibrilasyona etkisini inceleyebilmek için uyumlaştırıcılı ve uyumlaştırıcısız tüm formüller 2,10 ve 1,40 çekme oranları kullanarak üretilmiştir. Morfoloji, mekanik ve termal analizleri yapılmıştır. Polymer science is a branch of materials science that has been developing since long time ago. Polymers that are used in engineering applications mainly divided into 3 categories as thermoplastics, thermosets and elastomers. Thermoplastics which can be melted and reshaped are commonly used in various sectors thanks to their promising chemical, mechanical properties and low prices. Blending is a processing method in which two or more polymers are mixed to obtain a new material with tailored mechanical and physical properties. It is also possible to recycle thermoplastics and produce cheap, environmental-friendly materials by blending. Polyethylene (PE) is a member of polyolefin family that is obtained by the polymerization of the ethylene monomer which has represented chemically as (-C2H4 )n . PE is named based on its degree of crystallinity as high-density polyethylene (HDPE), low density polyethylene (LDPE) and linear low-density polyethylene (LLDPE). High density polyethylene (HDPE) is a type of PE whose branching structure is the least that is why its density and mechanical properties are superior than the other types of PE. Due to its high mechanical properties and chemical resistance, HDPE is frequently used in the manufacturing of pipes, detergents and shampoo boxes. Low density polyethylene (LDPE) contains branched structures which hinders crystallinity. These structures are connected randomly to the long chain and this branchy structure is the factor that reduces the density. It is preferred to use LDPE and linear low density (LLDPE) which can easily absorb the impact due to their branched structure in applications requiring high impact strength. PE is also used by blending with other polymers to obtain tailored features. For example, PE / PET blends are used to increase the impact strength of brittle poly (ethylenterephthalate) (PET), to produce new economical materials.PE / polyamide (PA) blends are also used commonly in engineering applications such as automotive and white goods sector in order to obtain a more rigid structure. All the materials used in this thesis are selected from recycled materials by considering the importance of developing new and strong recycled materials to reduce environmental pollution. Recycling may cause reductions in the mechanical properties of the polymers because when the polymers are recycled, long polymer chains would be broken due to the shear stresses occurring in the process.Microfibrillation is another method that could generate a new polymer/polymer composites with further enhanced properties. According to the microfibrillation method, the two polymers with a difference of at least 50 ° C between the melting points are mixed in the extruder in the desired ratio and the fibrillation of thereinforcing polymer (secondary phase) in the matrix is achieved by means of a drawing device. After granules are obtained, injection molding could be done at temperatures between the melting points of these polymers. By doing so, secondary phase which was already fibrillated remains unmelted and in the fiber form similar to glass fiber. The solid fibers could increase the mechanical properties of the material more than the classical blending method.In this thesis, recycled PE (rPE) was used as the matrix. Different types of recycled econdary polymers such as rPP from the polyolefin, rPET from the ester family and rPA6 from amides, were selected to reinforce the rPE matrix. All formulas were melt mixed using a twin screw extruder while rPE was used at 80% by weight. After theejection of the blends from the extruder, spagetthi formed polymers were dived into the cooling bath and pulled to obtain fibrillated structure. In the last step, they were pelletized. The test rods were molded from the granules produced in the twin screw extruder by the injection molding machine. In the first stage of the study, the effect of different reinforcement recycled polymer types on the mechanical behavior of rPE matrix was investigated. In all experiments, the rPE / rPP, rPE / rPET and rPE / rPA6 composites were first analyzed by using scanning electron microscope (SEM) to determine if the fibrillation was achieved, the size and distribution of the fibrils and the compatibility of the matrix with the reinforcing phase. Tensile, three-point bending and impact tests were performed on all composites to understand how different polymer types changed the mechanical properties of rPE matrix. In the second stage, the effect of the process parameters (extrusion and injection molding processing temperature) on the morphology changes and hence the mechanical properties were investigated. To understand theeffect of extrusion temperature on the rPE/rPET composites similar formulations were extruded at two different temperatures (i.e., 250 and 275 oC). During the extrusion at 250 °C which was close to the melting point of rPET, the rPET might have not completely melted. Second extrusion temperature was chosen as 275 °C to allow complete melting of the reinforcing phase. SEM analysis, mechanical and thermal tests were repeated for those samples. In addition to the extrusion temperature in twin screw extruder, the effect of the barrel temperature of injectionmolding machine on the mechanical properties was investigated and injection was carried out at barrel temperatures of 150 and 190 °C. In the third phase of the study, the ethylene / n-butyl acrylate / glycidyl methacrylate (EnBAGMA) terpolymer, whose commercial name is Elvaloy PTW, was added to the rPE/rPET composties in 3,6,9 phr ratios to ensure homogenous distribution of rPET fibrils. Also, MAH-g-PE, whose commercial name is Fusabond E226, was added to the rPE/rPA6 system to understand the effect of compatibilizer amount on the morphology, mechanical and thermal properties of the rPE/rPET and rPE/rPA6 systems. In the last step of the study, all formulas with and without compatibilizer were produced using drawing ratios of 2.10 and 1.40 to examine the effect of drawing speed on fibrillation. Morphology, mechanical and thermal analyzes were performed and results were analyzed. 112