FARKLI ORANLARDA B4C ve TiO2 ile TAKVİYE EDİLMİŞ AA 6XXX ESASLI FONKSİYONEL DERECELENDİRİLMİŞ HİBRİT KOMPOZİTLERİN ÜRETİMİ VE RADYASYON ZIRHLAMA ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, -, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2024
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: ZÜBEYDE ÖZKAN
Danışman: Uğur Gökmen
Özet:Bu tez çalışmasında ağırlıkça %0-50 arasında değişen oranlarda B4C, TiO2 ve B4C+TiO2 seramik parçacıklar, AA6082 matris malzemesi içerisine eklenerek fonksiyonel derecelendirilmiş kompozit/hibrit numuneler toz metalurjisi yöntemi üretilmişlerdir. Kullanılan toz malzemelerin, toz tane boyut, SEM ve XRD analizleri ile karakterizasyon özellikleri incelenmiştir. Üretilen numunelerin optik mikroskop, SEM-EDS, kırık yüzey, sertlik ve çapraz kırılma testleri ile mekanik ve mikro yapı özellikleri analiz edilmiştir. Teorik hesaplamalarda Phy-x/PSD, SRIM/TRIM ve NGCal yazılımı kullanılarak gama ışınları ve hızlı-termal nötron radyasyonlarına karşı malzemelerin gösterdiği radyasyon zırhlama özellikleri incelenmiştir. Üretilen numuneler ayrıca 60Co ve 137Cs gama radyoizotopları kullanılarak deneysel olarak 0,662 MeV, 1,173 MeV ve 1,332 MeV enerjilerde analiz edilmiştir. Kullanılan AA6082, TiO2 ve B4C toz malzemelerin D (50) değeri analiz sonucunda sırası ile 53,0 μm, 0,847 μm ve 69,4 μm olarak elde edilmiştir. Üretilen fonksiyonel derecelendirilmiş hibrit/kompozit malzemeler 6 katmandan oluşmaktadır. Üretilen numuneler içerisinde %99,68 ile en fazla bağıl yoğunluğa sahip numune takviye malzeme içermeyen AA6082 malzemesi olmuştur. Eklenen takviye oranına bağlı olarak malzemelerin sertlik değerlerinde artış olduğu gözlenmiştir. Takviye eleman içermeyen AA6082 malzemesinin içerisinde alınan EDS analizine göre birincil alaşım elementinin Mg elementinin olduğu ve Mg elementinin alüminyumun tane sınırında yoğun olarak yer aldığı tespit edilmiştir. Takviye eleman içermeyen AA6082 malzemesi sünek kırılma davranışı gösterirken eklenen takviye oranına bağlı olarak fonksiyonel derecelendirlmiş kompozit/hibrit malzemeler 1. katmandan 6. katmana doğru gevrek kırılma davranışı göstermişlerdir. Phy-x/PSD programında gama analizi sonucunda, AA6082 içerisine eklenen TiO2 ve TiO2+B4C takviye malzemelerin artışı ile fonksiyonel derecelendirlmiş kompozit/hibrit malzemelerin LAC değerleri, artan yoğunluk ve atom numarasından dolayı artmıştır. Buna bağlı olarak HVL, TVL ve MFP değerlerinin azaldığı gözlenmiştir. Phy-x/PSD programında hızlı nötron tesir kesiti analizi sonucunda, AA6082 içerisine eklenen bütün takviye malzemeler AA6082'nin FNRCS değerini artırmıştır. Malzemelerin FNRCS değerleri AA6082+(%0-50 ağ.) B4C FDKM> AA6082+(%0-50 ağ.) TiO2+B4C FDHKM > AA6082+(%0-50 ağ.) TiO2 FDKM >Takviye eleman içermeyen AA6082 şeklindedir. NGCal programından elde edilen termal ve hızlı nötron analiz sonuçlarına göre, B4C takviyeli fonksiyonel derecelendirmiş kompozit malzemeler hem hızlı hem de termal nötron karşında daha iyi zırhlama özelliği göstermiştir. SRIM/TRIM programı ile malzemeler üzerindeki hasar mekanizmaları incelenmiştir. 4 malzeme içerisinde en fazla iyon aralığına sahip malzeme takivye eleman içermeyen AA6082 malzemesi olmuştur. SRIM/TRIM progmanda yapılan analiz sonucunda, artan enerji ile beraber AA6082+(%0-50 ağ.) B4C+TiO2 fonksiyonel derecelendirlmiş hibrit kompozit malzemenin iyon aralık değeri azalırken diğer üç malzemenin iyon aralık değerinin arttığı tespit edilmiştir. Takviye mazlemesiz AA6082, TiO2, B4C ve B4C +TiO2 içeren FDKM/FDHKM'lerde artan enerjiye bağlı olarak malzeme içerisinde meydana gelen boşluk sayısı artmıştır.