Kara- deniz silah sistemleri için fonksiyonel kaplamaların geliştirilmesi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Atatürk Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Makine Mühendisliği Anabilim Dalı, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2021
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: NURİYE AKSAKALLI
Danışman: İhsan Efeoğlu
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Amaç: Genel olarak takım çeliğinden imal edilen makine elemanlarında performans ve ömür artışı amacı ile yüzey özellikleri (mekanik, tribolojik, kimyasal) geliştirilerek fonksiyonel hale getirilebilir. Amorf matrise sahip geçiş metallerinin karbonitrürlerine dayanan üçlü ve dörtlü yapıdaki sert kaplamaların birçok avantajı vardır; bunlar yüksek sertlik, adezyon, aşınma, oksidasyon ve korozyon direncidir. Karbonitrür esaslı kaplamalara belirli miktarlarda farklı geçiş elementlerinin eklenmesiyle fonksiyonel özellikler kazandırılır. Bu çalışma kapsamında amaç, özellikle savunma sistemlerinin alt sistemleri için, çalışma ve çevre koşullarına uygun kaplamalar geliştirmektir. Yöntem: Bu ince film kaplamaları geliştirmek için hibrit PVD teknolojisi olarak CFUBMS-HiPIMS kullanılarak Zr ve Nb geçiş elementi katkılı TiBCN esaslı kaplamalar ve TiBN:La-hBN kaplamalar 4140 takım çeliği üzerine sentezlendi. TiBCN:Nb/Zr kaplamalar Taguchi L9 deney tasarımı kullanılarak toplamda 18 kaplama, TiBN:La-hBN kaplamalar ise toplamda 9 kaplama 4140 takım çeliği ve silikon taban üzerine biriktirildi. Deneyler sonucu belirlenen optimum parametreler ile ilaveten alt sistem elemanı olarak seçilen dişlilere 9 kaplama daha yapıldı. Cr, Ti, TiB2, Nb, Zr, LaB6 hedefleri ve Ar, N2, C2H2 gazları kullanılarak CFUBMS-HiPIMS ile TiBCN esaslı kaplamalar sentezlendi. Kaplamaların mikroyapısal özellikleri silikon taban üzerindeki kaplamalardan SEM, XRD, XPS kullanılarak elde edildi. Mekanik özellikler ise 4140 çelik taban üzerindeki kaplamalardan Mikrosertlik ve Scratch testleri ile araştırıldı. Tribolojik özellikler oda sıcaklığında atmosfer koşullarında pin-on-disk tribotest cihazı ile 4140 çelik taban üzerindeki kaplamlardan karakteriz edildi. Kaplamaların korozyon özelliklerini belirlemek için tuz sisi korozyon dayanım testi kullanılmıştır Bulgular: Geçiş tabakası olarak Cr: CrN graded (t~200nm) yapıdaki kaplama üzerine sırası ile Nb ve Zr eklenerek büyütülen TiBCN esaslı kaplamaların ve TiBN: La-hBN kaplamaların kalınlık, sertlik, adezyon ve sürtünme değerleri proses parametrelerine bağlı olarak optimize edildi. TiBN: La-hBN kaplamalarda adezyon değeri 112N ulaştı. TiBCN:Nb kaplamalarında en yüksek adezyon değeri 58N iken TiBCN:Zr kaplamalarında ise 125N olarak elde edildi. TiBCN kaplamasına Nb eklemek yerine Zr ilave edilmesinin, kaplama filmlerinin adezyon değerlerini önemli ölçüde arttırdığı tesbit edildi. Korozyon özelliklerinin ise TiBN: La-hBN kaplamalarında diğerlerine göre daha yüksek olduğu belirlendi. Sonuç: Çalışma sonucunda TiBCN kaplamalarına Zr ilavesi kaplama adezyon değerlerini daha çok artırmıştır. TiBN: La-hBN kaplamalarında iyi adezyon ve korozyon değerleri elde edildiğinden endüstriyel ve savunma sanayii amaçlı mühendislik uygulamaları için umut vericidir.