Toz metalürjisi yöntemi ile in-situ Al–Si/Al₂O₃ kompozitlerin üretimi

---

Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Atatürk Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Makine Mühendisliği Anabilim Dalı, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2026

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: MUSTAFA VAROL

Danışman: Mehmet KARAKAN, SAİD ERAY

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Amaç: Bu tez çalışmasının amacı, toz metalürjisi yöntemi ile Al–Si alaşımları ve yerinde (in-situ) Al₂O₃ takviyeli Al–Si/Al₂O₃ kompozitlerinin üretilmesi, bu malzemelerde mikroyapı–özellik–performans ilişkilerinin sistematik olarak ortaya konulması ve elde edilen kompozitlerin mekanik, tribolojik ve nötron zırhlama performanslarının bütüncül bir yaklaşımla değerlendirilmesidir. Bu kapsamda, işlem parametrelerinin brinell sertliği üzerindeki etkilerinin belirlenmesi ve performans açısından optimum işlem pencerelerinin tanımlanması amaçlanmıştır. Yöntem: Çalışma iki aşamalı olarak yürütülmüştür. İlk aşamada Al–Si alaşımları toz metalürjisi yöntemiyle üretilmiş; Si oranı, Si öğütme süresi, Al–Si karışım öğütme süresi, sinterleme sıcaklığı ve sinterleme süresi gibi işlem parametrelerinin brinell sertliği üzerindeki etkileri tam faktöriyel deney tasarımıyla incelenmiştir. Elde edilen veri seti, Random Forest başta olmak üzere ağaç tabanlı makine öğrenmesi modelleri kullanılarak analiz edilmiş; değişken önem analizleri ve kısmi bağımlılık diyagramları yardımıyla baskın parametreler belirlenmiştir. İkinci aşamada ise optimize edilen işlem penceresi kullanılarak Al–Si–SiO₂ sisteminde aluminotermik reaksiyon yoluyla in-situ Al₂O₃ takviyeli kompozitler üretilmiştir. Bulgular: Sonuçlar, brinell sertliği üzerinde en baskın parametrelerin Si oranı, sinterleme sıcaklığı olduğunu, sinterleme süresi ve Al–Si öğütme süresinin ise ikincil etkiye sahip olduğunu göstermiştir. İn-situ Al₂O₃ oluşumu ile daha homojen mikroyapı, daha güçlü matris–takviye arayüzleri ve artan sertlik elde edilmiştir. Aşınma davranışının sertlik ve porozite ile güçlü bir ilişki sergilediği belirlenmiştir. Nötron zırhlama deneyleri ve simülasyon sonuçları, Al–Si/Al₂O₃ kompozitlerinin rekabetçi performans sunduğunu ortaya koymuştur. Sonuç: Bu tez çalışması, toz metalürjisi ile üretilen in-situ Al₂O₃ takviyeli Al–Si tabanlı kompozitlerin mekanik, tribolojik ve fonksiyonel özelliklerinin birlikte optimize edilebileceğini göstermektedir.