Nb ve Ta EKLENMİŞ CrYN ESASLI FONKSİYONEL İNCE FİLM KAPLAMALARIN GELİŞTİRİLMESİ: YAPISAL-MEKANİK ve ELEKTROKİMYASAL ÖZELLİKLERİN ARAŞTIRILMASI
Tez Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Atatürk Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Makine Mühendisliği Anabilim Dalı, Türkiye
Tez Danışmanı: İhsan Efeoğlu
Tezin Onay Tarihi: 2024
Tezin Dili: Türkçe
Desteklendiği Program: Diğer
Özet:
Amaç: Araştırmanın amacı, jet/uçak
motorları, yakıt hücreleri, gaz/buhar türbinleri gibi agresif ortamlarda kullanılmak
üzere yüksek sıcaklığa, yüksek basınca, aşınmaya, korozyona ve oksidasyona
dayanıklı termal bariyer kaplamalara alternatif olabilecek Niyobyum ve Tantal
katkılı CrYN ince filmler sentezlemektir.
Yöntem:
Bu çalışmada taban malzeme olarak 316L paslanmaz
çelik kullanıldı. CrYN:Nb/Ta
filmleri sentezlemek için iki adet %99,95 saflıkta CrY hedef (atomik olarak %97
Cr ve %3 Y), %99,95 saflıkta bir adet niyobyum ve bir adet %99,95 saflıkta
tantal hedef kullanıldı. Kaplama işlemi, PVD-Manyetik Alanda Sıçratma
Sisteminde; dc ve/veya pulsed dc modunda çalışabilen CFUBMS (Kapalı Alan
Dengesiz Manyetik Alanda Sıçratma) tekniği kullanılarak gerçekleştirildi. Kaplama işlemi deneylerini tasarlamak için Taguchi L9 ortogonal
deney tasarımı kullanılmıştır. Deney dizisinde incelenen biriktirme
parametreleri CrY hedef akım (1, 1,5 ve 2A), biriktirme basıncı (0,15, 0,25 ve
0,35 Pa), darbe frekansı (100, 200 ve 350 kHz) ve görev döngüsü (50-70-85
%)’dür.
Bulgular:
Çalışma sonucunda sentezlenen her iki ince filmde
(CrYN:Nb/Ta) üstün yapısal (yoğun ve homojen film), mekanik (yüksek sertlik
değerleri ve eğilme dayanımında artış) ve elektrokimyasal özellikler (oldukça
yüksek korozyon direnci değerleri) sergilemişlerdir. Bunlara ek olarak Tantal katkılı filmlerin niyobyum katkılı
filmlerden daha yüksek korozyon direnci gösterdiği bulunmuştur.
Sonuç:
Tüm sonuçlar değerlendiğinde CrYN:Nb/Ta filmlerin
üstün yapısal, mekanik ve elektro kimyasal özellikler sergilediği
gözlemlenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre ayrı ayrı niyobyum ve tantal
eklenerek sentezlenen krom itriyum
nitrür kaplamaların termal bariyer
kaplama olarak kullanım için umut verici adaylar olduğu değerlendirmesi
yapılmıştır.
Anahtar
Kelimeler: CrYN:Nb/Ta ince filmler, PVD-CFUBMS,
Darbeli-dc, Korozyon, Dört Nokta Eğme.