Yüksek Performanslı Kauçuk Esaslı Malzemeler Geliştirilmesi, Hidrojen Gevrekliğinin Önüne Geçilmesi ve Mikroyapı Tanıtılması ile Malzeme Modellemesi

Abstract

Bu çalışmada, üç değişik nano malzemenin (Nano-Karbon Siyahı, Nano-ZnO ve Çok Duvarlı Karbon Nanotüp (ÇDKNT)) iki değişik kauçuk türü üzerinde (Kloropren Kauçuk (CR) ve AKrilonitril Bütadien Kauçuk (NBR)) etkileri deneysel olarak araştırılmıştır. Bu amaca ulaşmak için mekanik testler ve detaylı yaşlandırma testleri gerçekleştirilmiştir. Nano malzemelerin mekanik özellikler üzerinde hem olumlu hem de olumsuz etkilerinin olduğu tespit edilmiştir. En önemlisi, ÇDKNT ilavesi ile baskı set değerinin azaldığı gözlemlenmiştir. Böylece, ÇDKNT ilavesi ile daha yüksek sızdırmazlık kapasitesine ve daha uzun servis ömrüne sahip kauçuk ürünler elde edilebilecektir. Ayrıca, sert-krom elektrokaplama prosesi, buna karşı gelen hidrojen gevrekliği ve fırınlamanın hidrojen difüzyonu üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Bu amaçla Ham 4340, Krom Kaplanmış 4340 ve Krom Kaplanmış & Fırınlanmış 4340 çeliği kullanılmıştır. Mikroyapı analizleri ve mekanik analizler sert-krom elektrokaplama prosesiyle malzeme içine hidrojen girdiğini ve elektrokaplama prosesinden sonra yapılan fırınlama işleminin hidrojenin ters difüzyonunu sağladığını göstermiştir. Ayrıca, hidrojenin benzer alaşım elementlerine ve kimyasal kompozisyona sahip α-Fe bazlı yapıların gerilme tepkisi Moleküler Dinamik (MD) simülasyonları kullanılarak simüle edilmiştir.

In this research, the effects of three different nano-materials (Nano-Carbon Black, Nano-ZnO, and Multi-Walled Carbon Nanotubes (MWNTs)) on two different rubber types (Chloroprene Rubber (CR), and Acrylonitrile Butadiene Rubber (NBR)) were experimentally investigated. In order to achieve this purpose, mechanical tests and detailed aging tests were conducted. It was observed that nano-materials both have positive and detrimental effects on mechanical properties. Most significantly, it was seen that compression set value decreased. Therefore, rubber products with higher sealing capacity and longer service life can be obtained by adding MWNTs. Moreover, hard-chromium electroplating process, corresponding hydrogen embrittlement and the effects of baking on hydrogen diffusion were investigated. With this purpose, Raw 4340, Chromium electroplated 4340, and Chromium electroplated & Baked 4340 steel were used. Microstructural and mechanical analyses revealed that hydrogen enters into the material with hard-chromium electroplating process, and baking after electroplating ensures back diffusion of hydrogen. Additionally, effects of hydrogen on the tensile response of α-Fe based microstructure with similar chemical composition of alloying elements were simulated using Molecular Dynamics (MD) simulations.