PROF. DR. AHMET AVCI

Hafif silahlara karşı bireysel savunma amaçlı kompozit malzeme tasarımı ve balistik dayanımı

Bu çalışmada kompozit malzeme ürün tanımı ve kapsamından bahsedilmiş, malzemelerin üretim yöntemleri tanıtılmış, kullanım alanları ve elde edilen ürünlerin avantaj ve dezavantajları belirtilmiştir. Balistik koruyucu zırh malzemeleri hafif silahlara karşı bireysel savunma amaçlı tasarlanmıştır.Hibrit kompozit zırh numuneleri, fiziksel ve balistik dayanımını ölçmek maksadıyla üretim prosesleri takip edilerek hazırlanmış ve oda koşullarında şartlandırılmıştır. Hibrit kompozit numunelerin farklı katmanlarda balistik dayanım sınırı analizi yapılmıştır. Koruyucu yapının mermi mühimmatını istenilen standartlar içerisinde durdurmasının yanı sıra kat adedi değişiklikleri ile de yapının tam delinme sınırı tespit edilmiştir. Farklı çap ve kalibredeki mermilerle [9 mm Full Metal Jacket (FMJ), 7,62 mm Normal NATO] uluslararası standartlar (NIJ STD 0101-04, STANAG 2920) ışığında balistik test laboratuarında balistik test düzeneği kullanılarak hazırlanan zırh numunelerine atışlar yapılmış ve sonuçlar değerlendirilmiştir. Yapılan bu çalışmalar ile hafif silahlara karşı bireysel korumada kullanılan kompozit malzemelerin farklı kat adetlerinde ve kalınlıkta hibrid biçimde gösterdiği tepkiler ve hasar analizleri gözlenmiş ve yorumlanmıştır.

Çok cidarlı karbon nanotüp ve TiO2 tabaka ilavesinin P3Ht: PCBM organik güneş pillerinin performansına etkileri

Bu çalışmada, aktif tabakasına kütlece % 0,05 oranında çok cidarlı karbon nanotüp eklenen organik güneş pilleri hava ortamında üretilerek, karbon nanotüpün pil verimi üzerindeki etkisi incelenmiştir. Pil katmanları spin kaplama yöntemiyle kaplanmış ve belirli sıcaklıklarda tavlanmıştır. Ayrıca aktif tabakanın üzeri kimyasal olarak sentezlenen titanyum dioksit (TiO2) katmanıyla kaplanarak fotovoltaik özelliklerdeki değişim incelenmiştir. Üretilen güneş pillerinin karakterizasyonunda Taramalı Elektron Mikroskobu ve Atomik Kuvvet Mikroskobu görüntüleri alınarak morfolojik özellikleri belirlenmiş, güneş pillerinin absorbans ölçümleri alınarak optik özellikleri incelenmiştir. Aktif tabakaya karbon nanotüp ilavesiyle akım yoğunluğu, verim ve dolum faktöründe artış sağlanmıştır. Ayrıca, aktif tabaka üzerine kaplanan TiO2 katmanın pilin dolum faktörünü artırdığı gözlemlenmiştir. Aktif tabakanın havada kaplanması sonucunda tabakanın kısa sürede bozunmaya uğradığı absorbans analizleriyle belirlenmiştir.

Ortotropik derecelendirilmiş malzemelerin temas mekaniğinin analizi

Bu tezde, kayma temasına maruz kalmış ortotropik fonksiyonel derecelendirilmiş malzemedeki gerilme dağılımları hesaplanmıştır. Temas mekaniğinde bugüne kadar geliştirilen analitik metotların büyük bölümü izotropik fonksiyonel derecelendirilmiş malzemeler ile ilgilidir. Üretim tekniklerinden dolayı malzemeler anizotropik malzemeye dönüşebileceğinden, ortotropik fonksiyonel derecelendirilmiş malzemelerle ilgili etkili metotların geliştirilmesinin gereği açıktır. Bu çalışmanın amacı, ortotropik fonksiyonel derecelendirilmiş yarı düzlemde rijit baskı sebebi ile oluşmuş temas mekaniği problemleriyle ilgili çözüm metodu geliştirmektir. Malzeme derecelendirmesinin düşey yönde üstel olarak değiştiği var sayılmıştır. Temas probleminin düzlem şekil değiştirme veya genelleştirilmiş düzlem gerilme şartları altında formüle edildiği kabul edilmiştir. Problemin sınır şartları ve genel kısmî diferansiyel denklemler Fourier dönüşümü ile sağlanmıştır. Karışık değerli sınır şartlı problemin düzlem elastisite denge denklemleri ikinci dereceden tekil integral denklemine dönüştürülmüştür. İntegral denkleminin kernelinden tekillikleri çıkarmak için asimptotik analiz yapılmıştır. Elde edilen integral denklemi, temas gerilme dağılımı bilinmeyenleri ortogonal Jacobi polinomları serilerine açılarak ve uygun sıralama noktaları kullanılarak sayısal olarak çözülmüştür. Parametrik analizde, dikdörtgen profilli baskı için malzeme ortotropisi ve heterojenliğin temas gerilme dağılmı üzerindeki etkisi incelenmiştir. Sayısal sonuçlar, düşey yöndeki heterojenliğin ve sürtünme katsayısının temas gerilme dağılımı üzerindeki etkisini göstermektedir.

Aşindirici parçacik akiş metodu ile işlem parametrelerinin hidrolik valflerin yağ kanallarinin yüzey kalitesine etkisinin incelenmesi Investigation of the effect of process parameters on the surface quality of hydraulic valves oil channels by afm

Aşındırıcı akışkanla yüzey işleme(AFM)ileri bir yüzey işleme metodu olarak bilinir. İç kenar köşelerde, ulaşılması zor dip kenarlarda yuvarlatma, çapak alma, parlatma, önceden tanımlanmış köşe ve yüzeyler elde etmede kullanılmaktadır. Bu çalışmada, iki yollu bir AFM makinesinin şase konstrüksiyon, hidrolik devre ve elektronik kontrol ünitesi tasarlanarak imalatı ve montajı yapılmıştır. AFM makinesinin performansı için bir iş parçasındaki yüzey pürüzlülüğünün, aşındırıcı akışkan (macun) içerisindeki parçacık yoğunluğu, direnç basıncı, macun hızı ve çevrim sayısına göre değişimi araştırılmıştır. Ayrıca GGG 40 malzemeden imal edilen tekli yön kontrol valfinin yağ kanallarının iç yüzeyleri AFM yöntemi uygulanarak pürüzlü ve keskin köşeler daha pürüzsüz ve yuvarlatılmış olarak elde edilmiştir. Bunun için iç yüzeylerdeki keskin köşelerden ve yüzeylerden fotoğraf ve SEM görüntüsü alınarak AFM öncesi ve sonrası olan değişimler incelenmiştir. Yapılan deneyler sonucunda macun hızı ve direnç basıncı sabit tutulduğunda parçacık yoğunluğu arttıkça daha az çevrim sayısında yeterli yüzey pürüzlülüğü elde edildiği görülmüştür. Aynı parçacık yoğunluğunda çevrim sayısı artıkça yüzey pürüzlülük değerinin düştüğü ve belirli bir çevrim sayısından sonra ise yüzey pürüzlülüğünde kayda değer bir değişim olmadığı belirlenmiştir. Anahtar Kelimeler: AFM, Alışılmamış imalat yöntemi, Aşındırıcı akışkan (macun), yüzey pürüzlülüğü

Gümüş nanopartikül sentezi ve karaterizasyonu

Bu tezde, ark deşarj yöntemiyle gümüş nanopartiküller sentezlenmiştir. Sentezlenen gümüş nanopartiküller dört farklı yolla sentezlenmiştir. Sentezleme çalışmaları de-iyonize su ve sıvı azot içerisinde yapılmıştır. Ayrıca bu çalışmada, gümüş ile grafit tozu karıştırılarak ortak bir nanopartikül yapısı elde edilmiştir. Sentezlenen malzemelerin karakterizasyonu transmisyon elektron mikroskobu (TEM), X-ışını kırınımı (XRD), görünür bölge absorpsiyon spektroskopisi (UV-VIS), fourier transform infrared spektroskopisi (FTIR) ve parçacık boyutu analizleriyle yapılmıştır. Çalışma sonucunda saf gümüş çubuklarla yapılan deneylerden küresel gümüş nanopartiküller, grafit tozu ve katalizör kullanılan deneylerden de gümüş nanopartiküllerle ortak bir yapıda grafit nano partiküller sentezlenmiş ve karakterizasyonu yapılmıştır.

Kompozit yama ile tamir edilmiş çatlaklı filaman sarım borularda kırılma analizi

Bu çalışmada, yüksek basınca ve korozif ortamlara dayanıklı; sıvılaştırılmış petrol gazı, sıkıştırılmış doğalgaz, su ve kimyasal madde tankları yapımında ayrıca askeri alanda roketatar namlusu yapımında kullanılan, filaman sarım cam takviyeli plastik boruların, iç basınç etkisi altında yamalı( içten, dıştan, içten-dıştan ve sargılı) ve yamasız olarak statik iç basınç testleri yapılmıştır. Deneylerde; serbest uçlu iç basınç testi altı tabakalı, ? 55 ? sarım açısına sahip, E-cam/epoksi CTP borular kullanılmıştır. Üzerine eksenel yönde 15mm uzunluğunda kalınlık boyunca çatlak açılan numuneler farklı yamalar ile tamir edilmiştir. Hasarın oluşmaya başladığı basınç değerleri kaydedilmiştir. Borular kabuk yama, dokuma kumaş ve prepreg yama türleri ile tamir edilmiş ve patlayıncaya kadar statik iç basınca maruz bırakılmıştır. Artan basınçla, hasarlı boru ve yamadaki hasar davranışı gözlenmiştir. Yama türlerine bağlı patlama basınçları grafik olarak verilmiştir. Anahtar kelimeler: Kompozit yama, CTP boru, iç basınç, yama, tamir, takviye, flaman sarım.

Bor karbür nanopartiküllerin ve karbon nanotüplerin sentezlenmesi ve karakterizasyonu

Bu çalışmada nanoteknoloji için önemli yere sahip olan karbon nanotüpler ve bor karbür nanopartiküller oda koşullarında ark deşarj yöntemi ile sentezlenmiştir. Karbon nanotüp sentezleme çalışmaları mineralli su içerisinde, bor karbür nanopartikül sentezleme çalışmaları ise de-iyonize su ve sıvı azot içerinde gerçekleştirilmiştir. De-iyonize su içerinde yapılan bor karbür nanopartikül sentezleme çalışması yöntem bakımından ilk olma özelliğine sahiptir. Sentezleme çalışmalarında akım değeri ve ortam değişikliğinin etkilisinin belirlenebilmesi için diğer değişkenler sabit tutularak farklı akım ve ortam koşulları sağlanmış ve bu şekilde sentezleme çalışmaları yapılmış, etkileri gözlemlenmiştir. Üretilen sentez ürünlerinin karakterizasyonlarının belirlenmesinde taramalı elektron mikroskobu (SEM), geçirimli elektron mikroskobu (TEM) ve X ışınları difraktometre (XRD) analizlerinden yararlanılmıştır. Yapılan çalışmalar sonucunda bor karbür nanopartiküller, tek ve çok cidarlı karbon nanotüpler, beşgen ve küresel yapıda karbon nanopartiküller elde edilmiştir.

Ark deşarj yöntemi ile bor nitrür nano levha üretimi karakterizasyonu ve karbon kumaş/epoksi kompozitlerin mekanik özelliklerine katkısının incelenmesi Production and characterization of boron nitride nano plates via arc discharge and their contribution to mechanical properties of carbon fiber / epoxy composites

Bu tez çalışmasında, malzeme biliminde nanoparçacık takviyeli kompozitlerin geliştirilmesinde yeni ve ilgi çekici bir konu haline gelen bor nitrür nanolevhaların ark deşarj yöntemi ile sıvı azot ortamı içerisinde üretimi gerçekleştirilmiştir. Üretilen yapıların karakterizasyonlarının belirlenmesinde taramalı elektron mikroskobu, geçirimli elektron mikroskobu, X-ışınları difraksiyonu ve Fourier dönüşümlü infrared spektroskopisi analizlerinden yararlanılmıştır. Daha sonrasında ise bor nitrür nanolevha (BNNL) takviyeli ve epoksi matrisli polimer nano kompozitlerin modifikasyonu çalışılmıştır. Üretilen nanokompozitler çekme deneylerine maruz bırakılmış ve bor nitrür nanolevha katkısının mekanik ve termal özelliklere etkisi araştırılmıştır. Son olarak VARTM yöntemi ile BNNL-karbon kumaş/epoksi hibrit tabakalı kompozitler üretilmiş ve bor nitrür takviyesinin çekme ve eğilme davranışlarına etksi incelenmiştir. Deneylerin ardından numunelerin kırılma yüzeyleri taramalı elektron mikroskobu ile görüntülenerek numunelerin hasar mekanizmaları incelenmiştir.

Yüzeylerine kimyasal olarak karbon nanotüpler bağlanmış örgü cam fiber/epoksi nanokompozitlerin üretimi ve tabakalar arası kırılma davranışının incelenmesi Fabrication and investigation of interlaminar fracture behavior of woven glass fibers/epoxy nanocomposites modified with carbon nanotubes chemically bonded on the glass fibers

Bu tez çalışmasında, yüzeylerine çok cidarlı karbon nanotüpler kimyasal olarak bağlanmış örgü cam fiber/epoksi tabakalı nanokompozitler üretilmiş ve tabakalar arası kırılma toklukları incelenmiştir. Karbon nanotüpler (KNT) yüzeyleri organik çapraz bağlayıcılar ile fonksiyonelleştirilmiş cam fiber yüzeylerine kimyasal olarak bağlanmışlar ve/veya epoksi matriks içerisine ilave edilmiştir. Cam fiber yüzeylerine KNT’ler kimyasal olarak bağlanmadan önce, cam fiber yüzeyleri 3-(Aminopropil)trietoksilan (APTES) organik çapraz bağlayıcıları fonksiyonelleştirilmiştir. APTES’ların hidrofobik amino ( NH2) uçlarına ise kimyasal yöntemler ile fonksiyonelleştirilmiş KNT’ler bağlanmıştır. Cam fiberler ile KNT’lerin kimyasal olarak bağlanması Fourier dönüşümlü infrared spektroskopisi analizleri ile karakterize edilmiş, ayrıca taramalı elektron mikroskopisi (SEM) ile cam fiberlerin yüzey morfolojileri araştırılmıştır. Tabakalı nanokompozitlerin üretiminde vakum infüzyon yöntemi kullanılmıştır. Üretilen nanokompozitler çekme ve eğilme deneylerine maruz bırakılmış ve mekanik özellikleri belirlenmiştir. Ayrıca, üretilen nanokompozit levhalardan çift ankastre kiriş numuneleri hazırlanarak Mod I tabakalar arası kırılma tokluğu değerleri bulunmuştur. Deneylerin ardından numunelerin kırılma yüzeyleri SEM ile görüntülenerek numunelerin hasar mekanizmaları ile tabakalar arası kırılma tokluğuna etki eden mekanizmalar araştırılmıştır. KNT’ler cam fiber yüzeylerine kimyasal olarak bağlandığında çekme dayanımları kısmen azalmış ancak toklukları önemli ölçüde artmıştır. İlaveten, eğilme deneyleri ile elde edilen sonuçlara göre KNT’ler cam fiber yüzeylerine kimyasal olarak bağlandığında eğilme dayanımında önemli artışlar sağlanmıştır. Mod I tabakalar arası kırılma tokluğu deneyleri sonucunda fiber köprülenmesi mekanizmasına ilaveten KNT sıyrılması, polimer akması, çatlak önünde çatlak, çatlağın farklı düzlemlerde ilerlemesi, enine fiber demeti köprülenmesi, mekanik kilitlenme gibi mekanizmalar ile nanokompozlerin kırılma tokluğu değerlerinde büyük artışlar sağlanmıştır.

Tek cidarlı karbon nanotüp ve TiO2 tabaka ilavesinin P3Ht: PCBm organik güneş pillerinin performansına etkileri

Bu çalışmada tek cidarlı karbon nanotüp ve polimer P3HT:PCBM’den oluşan kompozit karışımın fotovoltaik özellikleri incelenmiştir. SWNT:P3HT:PCBM kompozit karışımı spin-coating tekniği kullanılarak kaplanmış ve daha sonra tavlanmıştır. Polimer ile SWNT arasındaki yapıyı ve yük transferini anlamak için, yapılan güneş pilleri AFM, SEM, absorbans ile karakterize edilmiştir. Düşük (% 0.025) karbon nanotüp konsantrasyonlu güneş pillerinin fotovoltaik karakteristiği incelenmiş olup kısa devre akımı 0.89 mA/cm2, açık devre gerilimi 500 mV, dolum faktörü 0.34 olarak belirlenmiş ve verimin % 0.61 olmasına yol açmıştır. SWNT’nin ilave edilmesi hem kısa devre akım yoğunluğunun hem de dolum faktörünün artmasına neden olmuştur. Kısa devre akım yoğunluğunun ve dolum faktörünün artması, verimin artmasını sağlamıştır. TiO2 tabakası boşluk bloke edici ve elektron seçici olmasına rağmen açık devre gerilimini, kısa devre akımını ve dolum faktörünü azalttığından dolayı güneş pilinin verimini düşürmüştür.

Alüminyum ve çelik testere talaşlarından sinterleme ile üretilen metal matriks kompozitlerin mekanik özellikleri ve kırılma davranışları

Son zamanlarda toz metalurji teknolojisi hızla büyümektedir. Bu ilerlemelerden biri ise atık malzemelerin toz metalurjisinde kullanılabilir olmasıdır. Metal ürünleri üretilirken, üretilen ürünlerden dikkate değer bir oranda metal talaş oluşmaktadır. Bu metal atıklar, ergitme yöntemi ile tekrar kullanılabilir hale getirilmektedir. Bu geri döşüşüm sürecinde oksidasyondan dolayı metal kayıpları, enerji ve iş maliyetleri ve bunlara ilaveten çevre koruma harcamaları geri döşüm maliyetlerini arttırmaktadır. Bu çalışmada AlMg1SiCu aluminyum ve AISI 1040 çelik talaş kompozisyonlarının toz metalurji metodu ile üretimi yapılmıştır. Talaşların boyutları 1 mm olarak belirlenmiştir. Çelik talaşları takviye malzemesi olarak kullanılmış olup, aluminyum ise matriks malzeme olarak kullanılmıştır. AISI 1040 çelik, %20, %30 ve %40 oranlarında takviye edilmiştir. Kompozit malzemeler, talaşların granülüzasyonu, soğuk presleme (200MPa basınç altında), kalıp duvarını yağlamak için çinko sterat, 650oC’de koruma gazı ve vakum olmadan oksidasyon önlemek için geliştirilen yeni sinterleme metodu prosesleri ile üretilmiştir. Keywords: Metal matrisli kompozit malzemeler, Mikroyapı, Sertlik, Kırılma Davranışları, Eğilme, Basma