Dubleks yüzey işlemi uygulanmış AISI 5140 çeliğinin yapısal, mekanik ve tribolojik özelliklerinin belirlenmesi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Atatürk Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2001
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: Akgün Alsaran
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Ayhan ÇELİK
Özet:ÖZET Yüzey işlemleri, malzeme yüzeyinde daha iyi fiziksel ve kimyasal özellikler sağlayarak, korozyon ve aşınma problemlerini gidermeyi amaçlar. Bu tür problemleri önleme yöntemlerinden biri olan dubleks yüzey işlemi, termokimyasal yüzey işlemi ile kaplama proseslerinin birleşimidir. Bu çalışmada, dubleks yüzey işlemi uygulanmış AISI 5140 çeliğinin optimum mekanik ve tribolojik özellikleri Taguchi yöntemi kullanılarak belirlenmiştir. Bu amaçla nitrürasyon işlemi ayrı, kaplama işlemi de ayrı düşünülmüştür. İlk aşamada, plazma ile nitrürasyon işlemini etkileyen parametreler; işlem sıcaklığı (400, 450, 500 ve 550°C), işlem süresi (1, 4, 8 ve 12 h) ve gaz karışım oranı (0.05, 0.33, 1 ve 3 N2/H2) olarak belirlenmiş ve Liö(4 ) ortogonal dizisi deney planı olarak seçilmiştir. Plazma ile nitrürlenen malzemede, performans karakteristikleri olarak, öncelik sırası ile maksimum yorulma dayanımı, maksimum yüzey sertliği, minimum beyaz tabaka kalınlığı ve maksimum difüzyon tabakası kalınlığı hedeflenmiştir. Bütün bu amaçlar birlikte değerlendirildiğinde optimum sonuçlar, 450°C işlem sıcaklığında, 0.05 N2/H2 gaz karışım oranında, 12 saatlik işlem süresinde elde edilmiştir. İkinci aşamada ise, plazma ile nitrürasyon sonucu elde edilen optimum sonuç üzerine TİN ince filmi CFUBMS (kapalı alanlı dengesiz magnetron saçılma) tekniği ile kaplanmıştır. Kaplama işlemini etkileyen parametreler olarak; boşalma akımı (4, 6 ve 8 A), taban malzeme gerilimi (30, 50 ve 70 V), kaplama basıncı (0.5, 1 ve 3 mtorr) ve taban malzemesi türü (nitrürlenmiş, nitrürleme sonrası mekanik parlatma ve alumina ile parlatma + H2 saçılma yapılmış) belirlenmiş ve Lg(34) ortogonal dizisi deney planı olarak seçilmiştir. Dubleks yüzey işlemi sonucu, performans karakteristikleri olarak, öncelik sırasına göre tribolojik özelliklerin (minimum aşınma oranı ve minimum sürtünme katsayısı) ve kaplama sertliğinin maksimum yapılması hedeflenmiştir. Belirlenen hedeflere göre optimum sonuçlar 4 A akımda, 70 V gerilimde, 3 mtorr çalışma basıncında ve alumina ile parlatılıp H2 saçılma işlemi uygulanan numunelerde tespit edilmiştir. Ayrıca, kaplama ile taban malzeme arasındaki adezyon ve yüzey pürüzlülüğü belirlenmiş ve yapısal özellikler X-ray difraksiyon, SEM (taramalı elektron mikroskobu), EDS (enerji dağılımı spekrometresi) ve optik mikroskop vasıtasıyla incelenmiştir.