Theses supervised by Prof. Dr. Hüseyin Çimenoğlu
16 theses · İstanbul Technical University
Ön deformasyon uygulanmış DP600 kalite çeliklerin punta kaynak özelliklerinin incelenmesi
Yeni nesil yüksek mukavemetli çelikler şekillendirilebilirlik, kaynaklanabilirlik ve araç ağırlığının azaltılmasında avantajlar sağladığı için son zamanlarda otomotiv endüstrisinde kullanımında artış görülmektedir. İleri yüksek mukavemetli çelikler (AHSS) grubunda bulunan çift fazlı DP (Dual Phase) çelikler, ferrit matris içinde dağılmış %15-20 oranında martenzit fazı ile yapısında az miktarda kalıntı östenit içerir. Üst düzey dayanım ve şekillendirilebilme performansına sahip çift fazlı çeliklerin otomotiv endüstrisinde kullanım oranı yüksektir. Otomotiv sektöründe sürtünme kaynağı, oksi-asetilen kaynağı, eriyen elektrotla gazaltı (MIG ve MAG) kaynağı ve direnç nokta kaynağı yöntemleri kullanılmaktadır. Punta kaynak olarakta bilinen direnç nokta kaynağı otomotiv endüstrisinde konvensiyonel çeliklerin ve ileri yüksek mukavemetli çeliklerin (AHSS) birleştirilmesinde en yaygın kullanımı olan kaynak yöntemidir. Punta kaynağı, iki bakır elektrod arasına yerleştirilen kaynaklanabilir malzemeleri, elektrodların uçları arasından geçiren ve elektrik akımının gücüyle birleştiren kaynak tekniğidir. Genelde sac malzemeler için çok eleverişli olduğundan, seri üretim yapan otomotiv fabrikalarında sık kullanılır. Otomotiv gövde üretim proseslerinde parçaların pres hatlarında plastik şekil verme işleminin ardından kaynak ile parçaların birleştirilmesi işlemi yapılmaktadır. Punta kaynak işleminde kaynak akımı, kaynak zamanı, tutma zamanı ve baskı kuvveti parametreleri belirlenir. Minimum akım (Imin) ve maksimum akım (Imax) parametreleri düz sac üzerinden yapılan testler ile belirlenmektedir. Şekillendirilmiş parça üzerinde oluşan deformasyon oranına bağlı olarak mikroyapısal ve mekanik özellikler değişmektedir. Değişen özellikler sac malzemenin punta kaynak akım değerlerinde ve kaynak sonrası mekanik dayanımlarında değişimler oluşturmaktadır. Bu çalışmada, sıcak daldırma yöntemiyle galvaniz kaplanmış ve yüzeyinde kaplama bulunmayan DP600 çelik kaliteleri kullanılmıştır. %7,5 ve %15 oranlarında ön deformasyon uygulanması için yeni bir çekme çubuğu dizayn edilmiştir. Homojen deformasyon bölgesi kontrol edilmiştir. Ön deformasyon işlemi sonrası kesme (tensile shear) ve ayırma (cross tension) testleri için kaynak numuneleri hazırlanmıştır. Kusursuz bir kaynak işlemi için numune geometrilerine uygun kaynak fikstürleri dizayn edilmiştir. Kaynaklanacak malzemeler minimum ve maksimum akım miktarlarında punta kaynak yöntemi ile birleştirilmiştir. Kaynaklanan malzemelerin mekanik dayanımları, kaynak bölgesi ve kaynak ısı tesiri altında kalan bölgesi (HAZ) mikroyapı karakteristikleri incelenmiştir. Kaplamalı ve kaplamasız malzemelere ait kaynak bölgesi iç yapısı ve hasar analizi yapılmıştır. Punta kaynak HAZ bölgesinde yapılan sertlik taramaları ile kaynak mekanik dayanımları ilişkilendirilerek değişen ön deformasyon miktarına göre kaynak bölgesinin süneklik davranışları incelenmiştir. Bu kapsamda yapılan deneysel çalışmalar sonucunda, artan ön deformasyon miktarı ve akım miktarına bağlı olarak punta kaynak mekanik değerlerinde artış görülmüştür. Minimum akım miktarı ile kaynatılan parçalarda kaynak yüzeyi oluşup birleşme sağlanırken maksimum akım miktarı ile kaynatılan parçalarda daha fazla ısı girdisi oluşumuna bağlı olarak kaynak dayanımlarında artış görülmektedir.
Bir B segment araç için ön gövde çarpma parçalarının tasarımı
Otomotiv endüstrisinde sürücü ve yolcu emniyetinin sağlanması araç ön gövdesinde yüksek mukavemetli ve darbe emici yapıların oluşturulmasını gerekli kılmıştır. Bununla birlikte hem otomobil üreticilerinin hem de kullanıcılarının talepleri göz önünde bulundurulduğunda araç ön gövde parçalarının geliştirilmesi ve iyileştirilmesine yönelik çalışmalar gündeme gelmiştir. Otomobil ön gövde parçalarının önden çarpma durumlarında belirli bir enerjiyi absorplaması gerektiği regülasyonlarla belirtilmiştir. Araçların bu regülatif değerleri sağlaması ön gövde parçalarında daha kalın kesitlerin ve mukavemetli malzemelerin kullanılması gerekliliği ortaya çıkmıştır. Bu parçalarda kullanılan daha kalın kesitler araç ağırlığının artışına ve buna bağlı olarak yakıt tüketiminin artması, yolcu kapasitesinin azalması ve CO2 emisyon seviyesinin regülatif olarak belirtilen değeri desteklememesi ile sonuçlanmaktadır. Bu durumda bu parçalar için kullanılan geometrilerin ve malzemelerin geliştirilmesine zemin hazırlamıştır. Bu çalışmada benchmark ve literatür araştırmaları sonucunda otomobil ön gövde parçaları olan tampon, ana ray ve çarpma kutusu için uygun olabilecek geometriler ve malzemeler belirlenmiştir. Belirlenen tasarımlar üzerinde iyileştirme çalışmaları yapılarak en uygun geometri oluşturulmuş ve malzeme seçimi yapılmıştır. Tampon, çarpma kutusu ve ana ray için uygun geometrilerin belirlenmesi sonrasında ön gövde grubunun değerlendirilmesi yapılmıştır. Bu tez çalışmasında öncelikle çalışmanın hedefleri; literatür ve benchmark çalışmaları sonrasında "%15 daha hafif, darbe emme enerjisi yüksek ve roll form metodu ile üretilecek geometrilerin belirlenmesi ve doğru malzemenin tayin edilmesi" olarak belirlenmiştir. Bu hedeflere ulaşabilmek adına tasarım metodolojisi oluşturulmuştur. Çalışmalara konsept tasarımı ile başlanmıştır. Sonraki aşamalarda ise ana ray, çarpma kutusu ve tampon için alternatif tasarım çalışması yapılarak olabilecek muhtemel geometriler belirlenmiştir. Bu geometriler için malzeme – kalınlık matrisi oluşturulmuştur. Temel seviyede yapılan tasarım ve analiz çalışmaları sonrasında taslak parça geometrisi belirlenmiştir. Bu geometriler için üç temel presip belirlenerek tasarım ve analiz sürelerini optimize edebilmek için bu prensipler doğrultusunda ilerlenmiştir. Analiz çalışmaları esnasında belirlenen bu prensiplerin doğrulaması da yapılmıştır. İlerleyen aşamalarda çekme testleri yapılarak analizlere girdi teşkil edecek malzeme saptanmıştır. Sonrasında parçanın üretim metodu da göz önünde bulundurularak tasarım iyileştirilmiştir. Üç parça içinde parçalardan beklenen mekanik özellikler düşünülerek en uygun malzeme ve kalınlık belirlenmiştir. Tüm bu aşamalar sonrasında ise parçaların birbiri ile olan ilişkileri incelenmiş ve değerlendirilmiştir. Tasarımda güncellemeler yapılarak son seviye analiz çalışmaları yapılmıştır. Test, tasarım çalışmaları ve analiz sonuçları değerlendirildiğinde; darbenin ilk karşılaştığı parça olan tamponun düşük hızlarda kendisinden sonra gelen çarpma kutusu ve ana rayların etkilenmemesi için daha mukavemetli malzeme seçilmesi gerektiği analizlerde gözlemlenmiştir. Daha mukavemetli malzeme seçimi daha ince kesitlerin kullanımına imkan vermiştir. Böylece tampon parçasında ağırlık azaltılması sağlanmıştır. Ayrıca roll form metodu ile üretilebilmesi için parça geometrisi incelenmiş ve tamponun kenar radyusları kaldırılmıştır. Tamponun görevi düşünülmüş ve hem mekanik özellikler hem de roll form üretim tekniğine uygun olduğu için Docol 1400 malzemesi seçilmiştir. Bu malzemenin seçimi ile bu parçada daha ince bir kalınlık kullanılmıştır. Çarpma kutusu için yapılan analiz çalışmaları sonrasında düşük hızlarda çarpışma olaylarında ana rayların etkilenmemesi için tetikleyici tasarımı yapılmıştır. Tetikleyici tasarımı sonrasında yapılan analizlerde darbe enerjisi emiliminde iyileşme olduğu gözlemlenmiştir. Yapısal olarak en önemli parçalardan biri olan ana raylar için de sıralı ve kademeli deformasyonun sağlanması adına tetikleyici tasarımı yapılmıştır. Analiz sonrasında belirlenen burkulma modları ile tetikleyicilerin yerleri belirlenmiş ve deformasyon yönlendirilmiştir. Böylece çarpma esnasında darbe enerjisinin yolcu ve sürücü bölgesine iletilmesi engellenerek yolcu ve sürücü güvenliği sağlanmıştır. Ana rayların roll form metodu ile üretilecek olmasıda uygun geometrilerin belirlenmesinde etkili olmuştur. Sonuç olarak, yapılan tasarım çalışmaları sonrasında roll form metodu da göz önünde bulundurularak belirlenen geometriler üzerinde tetikleyici tasarımı yapılmış ve deformasyon yönlendirilmiştir. Ayrıca doğru malzeme ve kalınlık seçimi ile de gövde parçalarında ağırlığın azaltıldığı ve darbe emme enerjisinin arttığı görülmüştür.
Cu matrisli Al2Cu intermetalik takviyeli kompozit kaplamaların soğuk gaz dinamik püskürtme yöntemi ile üretimi ve karakterizasyonu
Bu çalışma kapsamında, yüzey geliştirme tekniği olarak kullanılan soğuk gaz dinamik püskürtme yöntemi ile bakır altlık üzerine bakır matrisli intermetalik partikül takviyeli kompozit kaplanabilirliği incelenmiştir. Deneysel çalışmalarda öncelikle Al2Cu intermetalik tozu elde edilmiştir. Ardından uygun parametrelerin bulunması için optimizasyon çalışmaları yapılmıştır. Bu optimizasyon çalışmaları çerçevesinde hacimce %10 Al2Cu takviyeli bakır tozları saf bakır altlık üzerine püskürtülmüş ve oluşan kaplamaların mikroyapı ve sertlik gibi özellikleri değerlendirilmiştir. Uygun parametrelerin belirlenmesinin ardından takviye oranının yapıya etkisini görmek amacıyla; aynı matris malzemesinde %5, %10 ve %15 takviye oranları denenmiştir. Kaplama işlemlerinden sonra kaplamaların karakterizasyonu, mikroyapı incelemeleri, X-ışınları difraksiyonu analizi, sertlik ölçümleri, elektrik iletkenliği ölçümleri ve aşınma testleri ile gerçekleştirilmiştir. Yapılan test sonuçlarına bağlı olarak aşınma deneylerinin sonuçları ve elektrik iletkenliği değerleri dikkate alındığında, bakır altlık malzemesinin yüzey özelliklerini geliştirmek amacı ile hacimce %5 ve %10 Al2Cu takviyeli kompozit kaplamaların kullanılabileceği sonucuna varılmıştır.
Azot difüzyonunu önlemeye yönelik 50CrMo4 çeliğinin akımsız nikel fosfor (NiP) kaplanması
Isıl işlem proseslerinden biri olan nitrasyon endüstriyel alanda en yaygın olarak kullanılan bir yüzey sertleştirme yöntemidir. Nitrasyon sırasında sıcaklığı yaklaşık olarak 540 ºC kadar yükseltip azot gazı kullanılarak metal yüzeyine azotun difüze olmasıyla gerçekleşir. Ne kadar tercih edilen bir yöntem olsa da kontrollü olarak yapılması önerilmektedir. Eğer kontrollü nitrasyon yapılmazsa, kullanımda metal yüzeyinde pullanma yada çatlaklar meydana gelmektedir. Kontrollü nitrasyon istenmeyen fazların oluşmasını engellemekte, oluşan diğer fazların kontrolünü sağlamakta ve metalin istenilen mekanik özelliklerini geliştirmektedir. Nitrasyon sırasında iki farklı tabaka oluşmaktadır ve metalin çekirdek yapısı değişmemektedir. Bu tabakalardan yüzeye en yakın olan beyaz tabaka olarak adlandırılıp malzemenin sertliğini, korozyon ve aşınma direncini arttırmaktadır. İkinci tabaka, beyaz tabakanın altındadır ve difüzyon tabaka olarak adlandırılır. Yorulma direncinde iyileşme sağlamaktadır. Kullanım alanına göre hangi özelliğin arttırılması isteniyorsa kontrollü nitrasyonla o tabakanın kalınlığı, fazları ayarlanılmaktadır. Ancak bazen kontrollü nitrasyonun dışında metalin geometrik şeklinden dolayı istenmeyen fazlar oluşur ve kullanımda çatlaklar meydana gelmektedir. Bölgesel çatlakları önlemek için kaplama yapılmaktadır. Nitrasyon özelliklerine en yakın, ekonomik ve hızlı olmasından dolayı akımsız nikel fosfor kaplama tercih edilmiştir. Bu çalışmanın amacı, nitrasyonu engelleyebilecek kaplama kalınlığını belirlemek ve bu kaplamanın malzeme yüzeyinde etkilerini incelemektir. Öncelikle nitrasyonu önleyebilecek kaplama kalınlığı belirlenilmiştir. 50CrMo4 temperlenmiş çeliğe farklı sürelerde toz nikel ve fosfor bazlı kaplama yapılarak nitrasyon uygulanmıştır. Nitrasyondan sonra optik mikroskopta tabaka görüntülerine bakılıp, sertlikleri ölçülerek nitrasyon öncesi ve sonrası değerler karşılaştırılmıştır. Kaplama kalınlığının 3-5 μm arasında belirlenilmiştir. İkinci önemli adım ise kaplama banyosunun parametreleridir. Kaplama banyosunun, kaplama kalınlığını elde edebilecek en verimli olduğu süre, Elnico 571'in kimyasal miktarı, pH ve sıcaklık değerleri üzerinde deneyler yapılmıştır. En iyi çalışma koşulları 10 dakika süre ile 80 ml/L Elnico 571 nikel ve fosfor bazlı kimyasal, 4-6 pH değerinde ve 82-102ºC'de sıcaklık olarak görülmüştür. Kaplama yapıldıktan sonra farklı ortam konsantrasyonlarında kaplamasız ve kaplamalı numunelere nitrasyon uygulanılmıştır. Tüm bu numunelerin optik mikroskopta tabaka kalınlıklarına bakılmış, taramalı electron mikroskobunda EDX analizleri ve elemental haritanlanması yapılmıştır. Kaplamalı numunelere azot difüze olmamıştır. Sonuç olarak denilebilir ki azot difüzyonu engellenildiği için nitrasyon ısıl işlem görevi görmüştür. Bunu daha iyi anlamak için nitrasyon ve nitrasyon ile aynı sürede yapılan ısıl işlemin sertlik değerleri karşılaştırılmıştır. Sertlik ölçümleri hem farklı yüklerde yüzeyden hem de yanal yüzeylerden yapılmıştır. Sertlik sonuçlarına göre ısıl işlemle ile nitrasyonun bir farkı olmadığı görülmüştür. Karakterizasyon işlemlerine XRD ile devam ederek kaplamalı numuneler arasında ısıl işlemin etkisi kontrol edilmiştir. Bu analiz sonucunda kristal Ni ve çökelen Ni3P fazları ortaya çıkmıştır. Bu çökelen fazlar yapılan çizik ve korozyon testinde iyileşme göstermiştir.
Al12Si matrisli SiCp takviyeli kompozit kaplamaların soğuk gaz dinamik püskürtme yöntemi ile üretilmesi ve sulu ortamdaki tribolojik davranışının incelenmesi
Soğuk gaz dinamik püskürtme (SGDP) yöntemi 1980'li yılların ortalarında Novosibirsk'te bulunan Rus Bilimler Akademisi'nde, Prof. Dr. Anatolii Papyrin ve meslektaşları tarafından geliştirilmiştir. Prosesin keşfedilmesinden sonra, son yıllarda prosesle ilgili büyük gelişmeler kaydedilmiştir. Soğuk sprey prosesinde, termal sprey proseslerinden farklı olarak; ergime olmadan parçacıkların katı halde yüksek hız ve düşük sıcaklıkta püskürtülerek yoğun kaplamalar elde edilmesi mümkün olmaktadır. SGDP'nin, diğer termal sprey kaplamalarına göre çok daha fazla avantajı bulunmaktadır. İstenmeyen faz ve oksidasyon oluşmaması, kaplamada veya kaplanan altlık malzemenin yapısında kaplama sonrası herhangi bir değişim görülmemesi, yüksek sertlikte, yoğun ve kompakt kaplamaların elde edilebilmesi, altlık ve kaplama malzemesinin farklı malzeme grubunda olacak şekilde seçilebilmesi, yüksek hızda kaplama yapılabilmesi ve bunun sonucunda birikme veriminin artması, kaplama sırasında çok yüksek sıcaklıklarda çalışılmaması ve altlık malzemede çok düşük sıcaklık artışı görülmesi, yüksek sıcaklıklardaki kaplamalarda kullanılan gazlardan dolayı meydana gelen radyasyon, patlayıcı gaz vb. tehlikeli koşulların bulunmaması gibi çok çeşitli avantajları söz konusudur. Kaplamalarda oksit, porozite ve süreksizlikler yok denecek kadar az seviyelerde oluşmaktadır. SGDP ile verimli kaplamalar elde edilebilmesi, metal matrisli kompozit kaplama oluşturulmasında da bu yöntemin kullanımını teşvik etmiştir. Günümüzde, SGDP yöntemi, oldukça güvenilir ve çevre dostu bir teknoloji olmuştur ve bu özelliği, kaplamanın endüstriyel alanda kulanımlarına dair birçok fırsat sunmaktadır. SGDP prosesi ile, metal matrisli kaplamalarda oldukça yüksek birikme hızına ve yapışma mukavemetine ulaşılabilmektedir. SGDP yönteminin sunduğu fırsatlar sayesinde, uygun parametreler varlığında malzemelerin tribolojik ortamlara uygun hale getirilebilmesi ve aşınma direncinin arttırılması mümkündür. Yüksek sürtünme ve aşınma altındaki tribolojik ortamlarda, hareket yüzeylerinin birbirinden ayrılabilmesi için yağlayıcı kullanılmaktadır. Yağlayıcı tabaka sayesinde, yüzeylerin birbirine doğrudan teması önlenir ve böylece aşınmanın önüne geçilir. Aşınma ortamlarında yağlayıcı olarak genellikle sentetik yağlar tercih edilmektedir. Bu tür ortamlarda sentetik yağların kullanılması, yağların işlenmesi sonucu açığa çıkan atıkların çevreye zarar verecek şekilde sahada boşaltılması veya yenisi ile değiştirilmesi, depolanması, doğrudan veya dolaylı bir biçimde yüzeysel sular ile yeraltı suyuna, denizlere tasinmasi hem su, hem toprak, hem de hava kirliliğine neden olur. Yağın yukarıda belirtilen çevreye zararlarından ve yanıcı özelliğinden dolayı, aşınma ortamlarında yağlayıcı olarak su kullanılması oldukça kullanışlıdır. Metallerin su ile olası herhangi bir pas vb. gibi istenmeyen tepkimelerin oluşmaması için tribolojik ortamlarda su ile beraber seramikler kullanılabilir. Seramiklerin sulu aşınma ortamlarında sağladıkları yağlayıcı etki ile ilgili patentlere göre; seramikler su ile tepkimeye girip aşınma yüzeylerinde film tabakası oluşturmaktadır. Bu film tabakası sayesinde aşınma yüzeylerinin doğrudan teması önlenmiş olur. Bu yüksek lisans tezinde, SGDP yöntemi kullanılarak; homojen, süreksizlik ve boşluklu bir yapı göstermeyen kompozit kaplamaların elde edilmesi, takviye malzemesi olarak SiC partikül kullanılarak kaplamaların sertliğinin ve aşınma direncinin artması amaçlanmıştır. Hacimce farklı oranlarda SiCp kullanılarak, kaplamalardaki SiCp oranının kaplamaların sertliği, aşınma hızı, alanına ve sürtünme katsayısındaki etkisi gözlemlenmesi hedeflenmiştir. Aşınma testleri sulu ve kuru ortamda yapılarak, SiCp takviye malzemesinin su ortamındaki yağlayıcı etkisi analiz edilmesi de amaçlanmıştır. Bu çalışmada belirtilen hedef ve amaçlar doğrultusunda, Al 1050 altlık malzeme üzerine SGDP tekniği ile kompozit kaplamalar elde edilmiştir. Besleme tozları 6 bar basınçta ve taşıyıcı gaz hava kullanılarak püskürtülmüştür. Besleme tozu olarak Al12Si tozu matris malzemesi ve SiCp tozu takviye malzemesi olarak kullanılmıştır. Kaplama tozları hacimce %100 Al12Si, %5SiCp-%95 Al12Si, ,%10SiCp-%90 Al12Si, %15SiCp-%85 Al12Si, %20SiCp-%80 Al12Si, %25SiCp-%75 Al12Si, %30SiCp-%70 Al12Si oranlarında kullanılmıştır. Hacimce farklı oranlardaki matris ve takviye malzemesi ile kaplanan numuneler, optik ve taramalı elektron mikroskobu ile mikroskobik incelemeler, X ışınları difraksiyon analizi, sertlik ölçümleri, sulu ve kuru ortamda ileri-geri hareketli aşınma testi cihazında yapılan aşınma testleri ve FTIR ile karakterize edilmiştir. Tüm kaplamalar 1, 2, 3 ve 5 N yükler altında su içerisinde aşındırılmış, % 25 SiCp takviyeli kaplama aynı zamanda kuru ortamda aşındırılmıştır. Yapılan deneylerden elde edilen sonuçlar aşağıda özetlenmiştir; Matris olarak kullanılan Al12Si ve takviye malzemesi olarak kullanılan SiCp'lerin oluşturduğu kaplama, Al 1050 altlığa uyumlu bir şekilde bağlanabilmiştir. Mikroskopik analizler sonucunda, kaplamalarda ve kaplama-altlık arayüzeyinde herhangi bir süreksizlik, boşluk veya porozite gözükmediği ortaya çıkmıştır. Sertlik deneyleri sonucunda bulunan mikrosertlik değerleri, kaplamaların hacimce içerdikleri SiCp'ler üzerinden karşılaştırılmış ve kaplamaların içerdikleri %SiCp takviyesi arttıkça sertlik oranında artış saptanmıştır. Su içerisinde yapılan aşınma deneylerinde kaplamanın içerdiği SiCp takviye oranı ile doğru orantılı olarak, sürtünme katsayısı değerlerinin ve aşınma alanlarının azaldığı gözlemlenmiştir. Kuru ortamdaki aşınma deneylerinde sürtünme katsayı değerleri ve oluşan aşınma alanları daha yüksek değerde bulunmuştur. SiCp takviyeli numunelerin sulu ortamda yapılan aşınma deneylerinde, SiCp'ün su ile oluşturduğu tepkime sayesinde yağlayıcı etkisi gözlemlenmiştir. Suyun yağlayıcı etkisi nedeniyle, % 25 SiCp içeren kaplamada sulu ortamda kuru ortama nazaran daha düşük aşınma kaybı ve sürtünme katsayısı elde edilmiştir.
Kaynak sonrası ısıl işlemin TIG ile kaynak yapılmış inconel 718 alaşımının mekanik özelliklerine etkisi
Superalloys have been mostly utilized in gas turbine technology with regards to their advantages of high temperature resistance characteristics. Superalloys readily satisfy the requirements including corrosion resistance, high strength at elevated temperatures, good fatigue and creep resistance which are demanded for both aerospace and land based power generation applications. The components manufactured for those fields mostly require combination of varios conventional and special processes in terms of machining, forming and joining. Tungsten Inert Gas (TIG) welding is one of the common joining processes that is applicable to superalloys. Superalloys are grouped as iron-nickel, nickel and cobalt based depending on the main alloying elements inside their structure. Each of the superalloys have face-centered cubic (FCC) matrix combined with secondary strengthening phases. Inconel 718 is a member of iron-nickel based superalloys group. Precipitation hardening is the main strengthening mechanism of Inconel 718 which is primarily strengthened by gamma double prime (γ") precipitate. Slow hardening response of gamma double prime (γ") enhance the weldability of Inconel 718 such that producing a relatively low strength and high ductility heat affected zone (HAZ) as this phase cannot form during weld cycles. This also provides adequate time for the alloy to reach desired hardness level and complete stress relief prior to hardening via precipitation of gamma double prime (γ"). However, segregation of microalloying elements particularly niobium (Nb) and formation of brittle Nb-rich Laves (Ni,Fe,Cr)2(Nb,Mo,Ti) phase is still an issue due to nonequilibrium solidification conditions during welding. Laves phase is known to be detrimental to mechanical properties. Thus, post weld heat treatments (PWHTs) are recommended for dissolving Laves phase in order to have homogenized structures and regain material properties. The aim of this study was to evaluate the influence of the type of PWHT (direct aging or solutionizing and aging) on the microstructure and mechanical properties of TIG welded Inconel 718 sheets. In this study, Inconel 718 sheets were utilized with two different thicknesses: 2 and 3,2 mm. Material was supplied in solution treated condition (between 950-990°C) per the AMS 5596 specification. Each group of specimens were welded by TIG method. Automatic welding equipment preferred for repeatitive weld joint quality. Square butt weld joint design and single V-groove butt weld joint design employed for 2 and 3.2 mm thick specimens, respectively. Constant welding paramaters applied to each group depending on the workpiece thickness. Weld joints were controlled with non-destructive test (NDT) methods including FPI and X-Ray. No remarkable welding defects have been identified by NDT methods. In order to enlighten the effect of PWHT, the welded specimens subjected to different heat treatment programs. One group was subjected to solution heat treatment at 980°C ±10° for 1 hour and subsequent aging heat treatment at 720°C±10°C for 8 hours and 620 °C±10 °C for 8,5 hours in an inert atmosphere industrial vacuum furnaces. Second group was subjected to direct aging heat treatment at 720°C±10°C for 8 hours and 620 °C±10 °C for 8,5 hours in an inert atmosphere industrial vacuum furnaces. The last group is stayed as welded to represent the weld tensile properties without heat treatment and check the influence of selected heat treatment cycles. It is to be noted that those heat treatment cycles also performed to original Inconel 718 specimens together with welded specimens in order to compare the properties of base material with its welded state. Initially, base material microstructure of Inconel 718 were examined for following conditions: as-received with no PWHT, solution (980°C) treated+aged and direct aged under optical microscope and scanning electron microscope (SEM). The grain size measurements revealed that these post-weld heat treatments did not much change the grains and 2 mm thick specimens have finer grains in all conditions. It was also observed that secondary particles were present in the austenite matrix in solution condition and could not be dissolved after subsequent heat treatments. These particles were thought to be MC type carbides. In addition, The post-weld solution heat treatment at 980°C resulted in needle-like secondary particles precipitation which is suggested to be delta (δ) in the literature. Vickers microhardness test were conducted on three groups of specimen and concluded that both post-weld heat treatments increase the hardness in same magnitude. This hardness increase is attributed to gamma prime (γ') and gamma double (γ") precipitation during aging heat treatment. However, these precipitates could not be detected during XRD analysis due to their lower volume fraction. After base material characterization, structural features of weld regions were characterized with macro and micro examinations. Weld cross sections of 2mm and 3,2 mm thick specimens in all conditions showed that weald bead size developed by amount of heat input. Heat input per unit length for 2 mm thick specimens is calculated 192 J/mm and for 3.2 mm thick specimens is calculated 419 J/mm. Thus, 3,2 mm thick specimen is all conditions represent more elongated weld pool shape. Microstructure of weld transverse section consist of dendritic fusion zone, HAZ and unaffected base material. The weld microstructure examined through the fusion zone, fusion boundary and HAZ regions. HAZ includes two subzones namely coarse grained HAZ and partially melted zone (PMZ). The dendrites in the weld fusion zone was appeared to be equiaxed while columnar dendrites were seen close to the fusion boundary. For further microstructural examination, SEM was utilized. Irregular shaped secondary particles were detected in interdendritic regions. It is suggested to be Laves phase in litetarure which further confirmed with spot EDS analysis. Laves phase was distinguished with its higher niobium concentration. However, these secondary particles could not be detected during XRD analysis due to their lower volume fraction. Laves phase formation is beacause of segragation of niobium during weld solidification. Once this phase is formed in weld metals, post weld heat treatment is critical to dissolve this undesired phase and homogenize the structure with uniform niobium distribution. According to SEM images, Laves phase was readily formed in fusion zone of the as welded and direct aged specimens. However, solution heat treatment at 980°C±10°C resulted in partially dissolution of Laves phase and subsequently formation of needle-like delta phase (δ) around nearly dissolved Laves phase. Solution heat treatment at 980°C did not achieve the free of Laves phase microstructure. The effect of PWHT on the mechanical properties of welded specimens were investigated by conducting microhardness and room temperature tensile testing. Fracture surfaces of samples failed from fusion zone further examined via stereomicroscope and SEM. Below conclusions were made accordingly; • Post weld heat treatments nearly double the hardness levels of all three zones: fusion zone, HAZ and base material. The hardness levels are identical in HAZ and base material while fusion zone is approximately 5% softer. • Comparable hardness results in fusion zone, HAZ and base material in as-welded condition could reflect that precipitation of gamma double prime ( γ") and gamma prime (γ') did not occur during weld metal cooling. • Tensile testing was performed to original samples and welded samples. It is obtained that both post-weld heat treatments increased the yield strength up to 150%, ultimate tensile strength up to 60% wheras decreased the ductility down to 140%. • The yield strength and ductility of solution+aged and direct aged welded samples are almost in the same range. The differences between yield strength and ductility are found to be lower than 5%. However, almost identical tensile strength values were obtained from the solution+aged and direct aged specimens. • When the mechanical properties of welded samples and original samples in 2 mm thick samples are compared, It was concluded that the difference of yield strength, tensile strength and ductility in same heat treatment conditions are negligible. Deformation was started from any region away from fusion zone so that almost identical yield points were obtained with original samples and welded samples. • When the mechanical properties of welded samples and original samples in 3,2 mm thick samples are compared, It was concluded that the difference of yield strength and ductility in same heat treatment conditions is more than 10%, while tensile strength is lower than 5%. Deformation was started from fusion zone where hardness is lower than the base material. This is consistent with inferior tensile properties (10% reduction in yield point) compared to base material. • Two samples as-welded (2 mm thick sheet) and solution+aged (3,2 mm thick sheet) conditions fractured from fusion zone. Fracture zones were further examined and found that microvoids were initiated at the Laves/matrix interface.
Nitrürlenmiş titaniyum alaşımların karakteristiği ve aşınma davranışları
Titanium and its alloys are used in the aerospace industry, chemical applications, architectural areas, sports equipment industry, biomedical applications, power plant industries, transportation, marine and automobile industry. Properties such as high strength, low density and enhanced corrosion resistance are the most important advantages of titanium alloys for these engineering applications. On the other hand, the most unfavorable feature of titanium is the poor tribological properties such as wear resistance; hence, the usage of titanium alloys is limited with wear related applications. Since gas nitriding is a very simple, economical and most used surface treatment method which has been used for many years, present study focuses on gas nitriding of titanium and its alloys conduced with the aim of improving the surface hardness and wear resistance by forming titanium nitride (TiN) layer and a nitrogen diffusion zone (NDZ) beneath it. In nitriding process, in addition to treatment time and temperature, chemical composition of titanium alloys could have significant influence on the characteristics of the nitrogen exposed surfaces. Therefore, it is needed to have further studies on different classes and grades of titanium alloys to investigate the effect of chemical composition on the characteristics of nitrided surfaces. This study focuses on characteristics of commercial purity grade titanium (Cp-Ti Grade 4) and titanium alloys (Ti6Al4V and Ti6Al7Nb) after gas nitriding at 950, 1120 and 1250 °C for 3, 7 and 12 h. The objective of this study can be summarized as investigation of microstructural features, nitriding kinetics (based on the weight changes and thickness of the grown layers), hardness and tribological performances of nitrogen exposed surfaces. As the result of the nitriding process, the surface appearances of the samples changed to golden color upon formation of a TiN layer. As a general trend higher nitriding temperatures and longer exposure times favored formation of thicker TiN layer. However, XRD analyses conducted on Cp-Ti revealed that nitriding temperature 950°C did not cause complete covering of the surface with TiN layer unlike titanium alloys. Microscopic examinations revealed the formation of two layers consisting of TiN and NDZ on Cp-Ti, while three layers, including TiN, Intermediate Zone (IZ) and NDZ, were developed on nitrogen-exposed surfaces of Ti6Al6V and Ti6Al7Nb alloys. Energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) equipped scanning electron microscopic (SEM) surveys showed that IZ has a wavy appearance and formed as a thin layer upon enrichment by aluminum. In the case of Cp-Ti, the interface between TiN layer and NDZ was straight without any evidence of changes in composition. Kinetic studies conducted on the nitrided samples revealed that presence of alloying elements in the substrate caused higher activation energy for diffusion of nitrogen. In this respect, higher nitrogen diffusion activation energy of titanium alloys as compared to Cp-Ti can be attributed to IZ formation as the result of repelling of aluminum atoms from the growing TiN layer. As the nitriding temperature and time increase, TiN layer tend to be more porous and exhibit poor adhesion characteristics. In general, TiN layers formed at nitriding temperature of 950 °C exhibited better adhesion performance than those formed at 1120 and 1250 °C. Results of the cross-sectional microhardness measurements and wear tests showed that nitriding process is very beneficial to enhance the hardness and wear resistance of the examined samples as compared to their as-received states. In accordance with adhesion characteristics of the TiN layer nitriding temperature of 950°C provided excellent wear resistance for the examined titanium alloys. The best wear performance of Cp-Titanium was obtained after nitriding at 1120 ºC for 7 hours.
Lokal sert dolgu kaynağı yöntemiyle sıcak çelik dövme kalıplarının ömrünün uzatılması
Bu tez çalışmasında lokal sert dolgu kaynağı yöntemiyle, kapalı kalıpta sıcak çelik dövme prosesinde kullanılmak üzere seçilen dövme kalıbının servis ömrünün ekonomik bir şekilde uzatılması amaçlanmıştır. Sert dolgu kaynağı kalıbın hasar geçmişi incelenerek, üretim esnasında hasarın öncelikli olarak gerçekleştiği yerlere lokal olarak tatbik edilmiş ve geçmişte yapılan kalıp gravürünün tamamen kaynak malzemesiyle doldurulduğu uygulamalara kıyasla daha ekonomik ve hızlı bir şekilde kalıp servis ömrünün uzatılması hedeflenmiştir. Sert dolgu kaynağının kalıba tatbik edilmesinin öncesinde, hangi özelliklerde bir elektrodun kullanımının uygun olduğunu tespit edebilmek adına, ikisi Demir (Fe1 ve Fe2 ), ikisi Kobalt (Co1 ve Co2) esaslı olmak üzere 4 farklı elektrotla altlık olarak kullanılan DIN 1.2714 sıcak iş takım çeliği üzerine sert dolgu uygulaması gerçekleştirilmiştir. Kaynak tatbik edilirken, sert dolgu kaynağı için oldukça yüksek önem arz eden proses şartlarına mevcut imkanlar dahilinde azami dikkat edilmesine özen gösterilmiştir. Zira uygulama öncesinde altlık malzemesinin ısıtılması, kaynak esnasında belirlenen minimum sıcaklık seviyesinin korunması, gerilim giderme ve yavaş soğutma işlemleri bu uygulama için oldukça önemlidir. Mevcut elektrotların her birinden altışar adet 30x30x6 mm ölçülerinde numune elde etmek üzere altlık malzemesi üzerine sert dolgu kaynağı tatbik edilmiştir. Kaynak malzemesi altlık üzerine açılan kanallarda ~ 3,5 mm kalınlık oluşturacak şekilde numuneler hazırlanmıştır. Kaynak yüzeyi diğerlerine göre daha kalın numuneler istenen ölçüyü elde etmek adına ilave talaş kaldırma operasyonuna tabi tutulmuşlardır. Hazırlanan dolgu kaynaklı numuneler ve altlık malzemesi için sertlik testleri, mikroyapı karakterizasyonları, X-ışını kırınım karakterizasyonları, oda sıcaklığında ve yüksek sıcaklıklarda ( 400 °C ve 600 °C) aşınma testleri gerçekleştirilmiştir. Fe1 ve Fe2 elektrotlarının sertlik test sonuçlarına göre, Fe2'nin sertliği 61 HRC ölçülmüşken, Fe1'in sertliği 49 HRC olarak ölçülmüştür. Bu farkı daha iyi yorumlayabilmek adına numunelerin mikroyapı karakterizasyonları gerçekleştirilmiştir. Optik mikroskop altında elde edilen görüntülere göre, Fe2'nin yapısının neredeyse tamamen martenzitten oluştuğu ve bunun yanı sıra bir miktar kalıntı östenit ve α-Fe ihtiva ettiği tespit edilmiştir. Fe1'nin mikroyapı karakterizasyonunda ise martenzit matrisinin içerisinde Fe2'ye göre çok daha fazla oranda α-Fe ve kalıntı östenit olduğu tespit edilmiştir. X-ışınları kırınımı karakterizasyonu ile de mikroyapıda gözüken fazlar teyit edilmiştir. Co1 ve Co2'nin sertlik testi sonuçlarına göre, Co1'in sertliği 39 HRC, Co2'nin sertliği ise 55 HRC olarak ölçülmüştür. Sertlik farkının sebeplerini daha net yorumlayabilmek adına her iki elektrot için de mikroyapı karakterterizasyonu gerçekleştirilmiştir. Bunun sonucunda hem Co1 numunesinin; hem de Co2 numunesinin yapısında. α-Co matrisi ve yoğun ötektik karbürlerin (〖Cr〗_7 C_3 , 〖Cr〗_23 C_6) bulunduğu tespit edilmiştir. Yapılan X-ışınları kırınımı karakterizasyonunda da iki yapının içerisinde de aynı fazlar tespit edilmiştir. Bu benzerliğe rağmen sertlik değerlerinin bu derece farklı olmasının Co2 numunesinin kaynak sonrası ilk kalınlığının diğer numunelere göre kalın olması sebebiyle ilaveten üzerinden paso kaldırması ve deformasyona uğraması; dolayısıyla da yapısındaki α-Co 'ın daha sert ε-Co 'a dönüşmesi olabileceği düşünülmektedir. Bu aynı zamanda yüzey merkezli kübik yapıdan, hekzagonal kübik yapıya bir dönüşümdür. Ayrıca Co1'in yapısında daha fazla bulunan Fe ve Ni elementleri, hekzagonal kübik ε -Co 'a nazaran daha yumuşak olan yüzey merkezli kübik α-Co'ı stabilize etmektedir. Fe1 ve Fe2 dolgu kaynağı tatbik edilmiş olan numuneler ve altlık malzemesi için 3 farklı sıcaklık mertebesinde (Oda Sıcaklığı, 400 °C ve 600 °C) 4N yük altında aşınma deneyleri gerçekleştirilmiştir. Oda sıcaklığında elde edilen sonuçlara göre, bu üçünün arasından Fe1 en az, altlık ise en fazla malzeme kaybı yaşayan numune olmuştur. Test esnasında oluşan oksit tabakalarının dayanıklılığı, bu sıralamada belirleyici faktör olmuştur. 400 °C'de elde edilen verilere göre altlık ve Fe1 benzer aşınma davranışı gösterirken, Fe2 ile doldurulan yüzeyin ciddi derecede daha fazla aşındığı tespit edilmiştir. Bunun sebebinin Fe2 ile doldurulan numunenin yüzeyinde 400 °C'de ince ve zayıf oksit tabakasın oluşması ve test esnasında kırılarak fazla malzeme kaybına sebep olduğu düşünülmektedir. Fe2'ye benzer kimyasal kompozisyona sahip Fe1 kaynak elektrotunun Fe2'den farklı olarak içerdiği 4% Mo katkısıyla 400 °C 'de daha kalın ve dayanıklı oksit tabakası oluşturduğu ve bu yüzden daha az malzeme kaybı yaşadığı düşünülmektedir 600 °C 'de Fe2'nin aşınma performansında ciddi bir iyileşme tespit edilmiştir. Numune yüzeyinde oluşan kalın ve sert oksit tabakasının aşınma performansını iyileştirdiği düşünülmektedir. 600 °C'de Fe1 ve altlık numunelerinde, 400 °C 'ye göre daha fazla aşınma gerçekleştiği tespit edilmiştir. Bunun sebebinin Fe esaslı malzemenin tavlanma sıcaklığına yaklaşmasıyla beraber yapıda meydana gelen bir miktar yumuşama olabileceği düşünülmektedir. Aynı şekilde Co1 ve Co2 ile dolgu kaynağı tatbik edilmiş olan numuneler için 3 farklı sıcaklık mertebesinde (Oda Sıcaklığı, 400 °C ve 600 °C) 4N yük altında aşınma deneyleri gerçekleştirilmiştir. Oda sıcaklığındaki aşınma testinden elde edilen sonuçlara göre Co2 en az, altlık ise en fazla malzeme kaybı yaşayan numune olmuştur. Test esnasında oluşan oksit tabakalarının dayanıklılığı bu sıralamada belirleyici faktör olmuştur. 400 °C'de elde edilen verilere göre altlık en az, Co2 ise en fazla malzeme kaybı yaşanan numune olmuştur. Co2 numunesinde Co miktarı Co1'den daha fazla olduğu için, 400 °C 'de benzer özellikte (ince ve kırılgan) oksit tabakasından daha fazla oluşup, bununla orantılı olaraktan daha fazla malzeme kaybı gerçekleştiği düşünülmektedir. 600 °C'de ise Co1 ve Co2 numunelerinin aşınma performansında ciddi boyutta iyileşme tespit edilmiştir. Bunun sebebinin 400 °C nin üstü sıcaklıklarda Kobalt esaslı alaşımlarda oluşan kalın ve dayanıklı 〖Cr〗_2 O_3 ve CoO oksit tabakaları ve bunların yaptıkları yağlayıcı etki olduğu düşünülmektedir. Yine ihtiva ettiği daha fazla Co miktarına bağlı olaraktan Co2 numunesi 600 °C'de daha kalın ve dayanıklı 〖Cr〗_2 O_3 ve CoO tabakası oluşturarak, Co1 numunesine göre daha az malzeme kaybetmiştir. Elde edilen sonuçlar doğrultusunda, kalıp servis ömrünü uzatmaya en fazla katkı sağlayabilecek ve aynı zamanda kalıp işlenebilme şartlarına en uygun olan kaynak elektrotunun mevcut 4 farklı elektrot içinde Co1 olduğu tespit edilmiştir. Seçilen dövme kalıbının hasar geçmişi incelendiğinde, baskın hasar mekanizmasının çapak hattında meydana gelen aşınma olduğu görülmüştür. Bu bilgi doğrultusunda seçilen dövme kalıbının çapak hattı olması gerekenden ~3,5 mm kadar derin işlenmiş ve bu derinlik Co1 kaynak elektrodu ile doldurulmuştur. Kaynak işlemi sonrasında kalıp yüzeyi Cnc dik işleme merkezinde istenen parça ölçüleri elde edilecek şekilde yaklaşık 1 saat süren bir işleme tabi tutulmuştur. Bu işlemlerden sonra üretime alınan dövme kalıbı ile üretilebilen parça adedinin 1250 adetten, 1850 adede çıktığı; yani herhangi bir ilave işleme tabi tutulmamış haline göre %48 daha uzun bir servis ömrüne ulaştığı tespit edilmiştir.
İndentasyon tekniği ile temperli ve tempersiz soda-silika cam kırılma tokluğunun belirlenmesi
Bu tez çalışmasında vickers indentasyon tekniği kullanılarak temperli ve tempersiz beyaz ve yeşil renkte düz camlar için kırılma tokluğu hesaplamaları yapılmış ve vickers indentasyon tekniğinde kullanılan formüllerden hangisinin temperli ve tempersiz camlar için en uygun olduğu araştırılmıştır. Çalışmanın ilk bölümünde tezin amacı hakkında bilgiler verilmiştir. İkinci bölümde camlar hakkında genel litera tür bilgileri verilmiştir. Üçüncü bölümde kırılma mekaniği hakkında bilgiler verilmiştir. Dördüncü bölümde deneysel çalışmaların nasıl yapıldığı, hangi prosedürlerin izlendiği hakkında bilgiler verilmiştir. Beşinci bölümde ilgili formüller için hesaplamala r yapılmıştır. Altıncı ve son bölümde sonuçlar karşılaştırılmış, hangi formül veya formüllerin temperli ve tempersiz beyaz ve yeşil düz camlar için uygun olduğu belirtilmiştir. Tezin ilk bölümünde indantasyon tekniğinin avantajlarından bahsedilmiş ve tezi n amacı belirtilmiştir. Tezin ikinci bölümünde camların molekül yapısı ve özellikleri hakkında temel bilgiler verilmiştir. Camların sınıflandırılmasın yapılmış ve fiziksel, kimyasal, mekanik ve ısıl özellikleri hakkında literatür bilgileri verilmiştir. Tez kapsamınca incelenmş olan silika camlar oksit camlar sınıfına dahil olan ve en yaygın olarak kullanılan cam türüdür. Silika camlarının kompozisyonları Na 2 O - CaO - SiO 2 faz diyagramının ötektik pozisyonuna göre ayarlanmaktadır. Genel olarak soda kireç camları %22 Na 2 O, %5 CaO ve %73 SiO 2 içermektedir. Camın ergitme koşulları, tavlama sıcaklığı, işlenmesi, rafinasyonu, kristallenme hızı gibi bir çok özelliği viskozite tarafından o luşturulduğu için camın en temel fiziksel özelliği viskozitedir. Kimyasal özellik açısından genel olarak inerttirler ve su ve benzeri nötr çözeltilerden çok yüksek sıcaklıklarda bulunmamaları kaydıyla etkilenmezler. Cam molekül yapısından ötürü kalıcı deformasyona izin vermez. Cam basma gerilimine karşı direnci yüksek olmakla birlikte ç ekme gerilimin e karşı direnci oldukça düşük bir malzemedir ve c amın mekanik dayanımını yüzey özellikleri belirler. Günlük yaşantıda kullandığımız camların dayanımları 30 - 100MPa arasında değişmektedir . Cam ısıl iletkenliği düşük bir mazemedir. Camların ısıl genleşmesi cam türüne bağlı olarak değişmektedir. Cam yapıcı oksit oranı ne kadar artarsa camın titreşimi o kadar azalmakta ve camın genleşme katsayısı da aynı oranda düşmektedir . Tezin üçüncü bölümünde kırılma mekaniği hakkında bilgiler verilmiştir. Önce likle kırılma türleri hakkında bilgi verilmiş daha sonra kırılma mekaniği yaklaşımları olan LEKM (Lineer Elastik Kırılma Mekaniği) ve EPKM (Elastik Plastik Kırılma Mekaniği) hakkında bilgiler verilmiştir. LEKM yaklaşımı camlar gibi gevrek malzemelerde geçe rli olduğu için tez kapsamında LEKM için daha ayrıntılı bilgi aktarımında bulunulmuştur. Üçüncü bölümde son olarak malzemelerin kırılma tokluklarının belirlenmesinde yaygın olarak kullanılan kırılma tokluğu deneyleri hakkında özet bilgiler verilmiş ve tezi n kapsamı olan indentasyon tekniği hakkında bilgiler verilmiştir. Katı bir cismin yük altında iki veya daha çok parçaya ayrılmasına kırılma denir. Kırılma çatlak oluşumu ve çatlak ilerlemesi olarak iki aşa madan oluşur. Sünek ve gevrek kırılma olmak üzere i ki temel kırılma türü vardır. Kırılma mekaniği kırılmayı makro ve mikro açıdan inceleyen bir bilim dalıdır. Kırılma Mekaniği, gerilme analizine bağlı olarak kırılma direncini, uygulanan yüke ve hata içeren komponentlerin yapısal geometrisine bağlı olarak o rtaya koyan kalitatif bir yaklaşımdır. Kırılma mekaniği ile ilgili ilk çalışma Griffith'in 1920'de yayınlanmış olduğu çalışma kabul edilir. Kırılma mekaniğinde Lineer Elastik Kırılma Mekaniği ve Elastik Plastik Kırı lma Mekaniğ i olmak üzere iki türlü yaklaş ım kullanılmaktadır. Lineer elastik kırılma mekaniği tamamen elastik şartlar altında çatlak boyutu ve kırılmayı tanıml amak için geliştirilmiştir. LEKM çoğunlukla seramikler ve camlar gibi gevrek malzemelerin kı rılmasını açıklamakta kulanılır. Sünek malzeme lerde LEKM yaklaşımı geçerliliğini kaybeder ve bunun yerine Elasto plastik kırılma mekaniği (EPKM) yaklaşımı kullanılmaktadır. Kırılma tokluğu deneylerinde yaygın olarak SENB, CT ve DCB yöntemleri yaygın olarak kullanılmaktadır. Son zamanlarda indentasyon tekniği kırılma tokluğu belirlenmesinde çok hızlı ve basit bir şekilde sonuç alınabildiği için alternatif bir yöntem olarak görülmeye başlanmıştır. Tezin dördüncü bölümünde deneysel çalışmalar hakkında bilgiler verilmiştir. 1,6 - 2,2 - 3,2 - 4,00 mm kalınlığında temperli ve tempersiz beyaz ve yeşil camlar ŞİŞECAM Trakya Cam Sanayii A.Ş. Trakya Fabrikasında üretilmiştir. Konu düz camlara 0,2 - 0,3 - 0,5 - 1,00 - 2,00 - 3,00 - 5,00kg arasında yükler uygulanmış ve izlerin ölçüleri optik mikroskop ile alınmıştır. Tezin beşinci bölümünde deneysel sonuçlara yönelik bilgiler verilmiştir. Yük - çatlak boyu değişimi, yük - vickers sertlik değişimi, yük - elastisite modülü değişimi incelenmiş ve son olarak kırılma tokluğu formüllerine yönelik hesaplamalar yapılmıştır. Formüller Palmqvist yö ntem, Half - Penny yöntem ve Cuve Fitting yöntem olmak üzere 3 temel katagoriye ayrılmış ve bu yöntemlerde bulunan seçilmiş olan formüllerde hesaplamalar yapılmıştır. Hangi modelin uygun olacağının belirlenmesinde c/a değeri referans değer olarak kabul edilm iş ve yöntem bu oran doğrultusunda belirlenmiştir. c/a oranına doğrultusunda tempersiz camlarda Half - Penny modeline ait formüller kullanılabilecekken temperli camlarda Palmqvist yöntemine ait formüller kullanılabilecektir. Curve Fitting yöntemine ait olan formüllerin iki cam türü için olan uygunlukları da araştırılmıştır. Formüllere yönelik istatistiksel analiz için MINITAB programı kullanılmıştır. Tezin altıncı ve son bölümünde deneysel sonuçların karşılaştırılmaları yapılmıştır. Sonuçlara yönelik istatis tiksel analiz çalışması yapılarak temperli ve tempersiz beyaz ve yeşil camlar için hangi yöntemin uygun olduğu belirlenmiş ve belirlenmiş olan yönteme ait hangi formülün literatürdeki kırılma tokluğuna en yakın sonucu verdiği belirtilmiştir.
Mikro ark oksidasyon yöntemiyle zirkonyuma biyo uyumlu ve antibakteriyel oksit kaplanması
Titanyum ve alaşımları, mükemmel mekanik özellikleri, yüksek korozyon direnci ve biyouyumluluk ile dental ve medikal uygulamalarda geniş bir uygulama alanı bulmaktadır. Diğer taraftan zirkonyum ve alaşımları, periyodik tabloda aynı grup olan titanyumla benzer kimyasal ve mekanik özelliklere sahip olmakla beraber, düşük elastiklik modülü ve düşük magnetik duyarlılığa da sahiptir. Mikro ark oksidasyon işlemi hafif metaların yüzey modifikasyonu için kullanılan elektrokimyasal esaslı bir yüzey modifikasyon tekniğidir. Mikro ark oksidasyon yöntemi geleneksel anodizasyon yöntemine benzemektedir ancak işlem parametreleri ve kullanılan yüksek akım/voltaj sayesinde daha gelişmiş kaplamalar elde edilebilmektedir. Bir elektrolit çözeltisi içerisine yerleştirilen anot numuneye yüksek değerlerde voltaj verildiğine malzeme yüzeyinde oksit tabakası oluşumu başlar. Bu geleneksel bir anodik oksidasyon işlemidir. Yükselen voltaj ile birlikte kritik bir voltaj değerine ulaşılır. Bu değer aşıldığında malzeme yüzeyinde mikro boyutlarda arklar oluşmaya başlar. Bu işlem mikro ark oksidasyon işlemi olarak tanımlanır. Diğer kaplama yöntemlerine göre oluşturduğu oksit tabakasının kalınlığı, yüksek yapışma kuvveti, porozite miktarı, düşük maliyeti ve çevreye zararsızlığı ile avantajlı bir görünüm sergilemektedir. Bu çalışmada, mikro ark yöntemiyle zirkonyum implant malzemesinin yüzey özelliklerinin geliştirilmesi amaçlanmıştır. Mikro ark oksidasyon çözeltisi içine gümüş asetat katılarak antibakteriyel etkinin incelenmesinde S. Aureus bakterileri kullanılmıştır.
Farklı yöntemlerle titanyum alüminyum intermetalik kaplama oluşturulması
Titanyum ve alaşımları sahip oldukları yüksek dayanım/ağırlık oranı, düşük sıcaklıklarda korozyona karşı mükemmel direnç göstermeleri ve oldukça yüksek tokluk sergilemeleri nedeniyle otomotiv, .havacılık, denizcilik, kimya vb. pek çok sektörde geniş ölçüde kullanım alanı bulmaktadır. Ancak, yüksek sıcaklıklarda oksidasyona karşı yeterli direnç gösterememeleri ve yüksek sürtünme katsayıları ile adhesif karakterde aşınma sergilemeleri, titanyum ve alaşımlarının mühendislik uygulamalarını kısıtlamaktadır. Bu nedenle aşınma özeliklerinin iyileştirilmesi ve oksijen absorbsiyonunun azaltılması için titanyum ve alaşımlarına çeşitli yüzey modifikasyon işlemleri uygulanmaktadır. Ti-Al sistemindeki intermetalik fazların koruyucu kaplamalar olarak kullanılabileceği literatürde bulunan çalışmalar tarafından desteklenmektedir. Yüksek sıcaklıklarda titanyum ve alaşımlarından çok daha üstün oksidasyon direnci ve mekanik özellikler sergilemeleri nedeniyle Ti-Al bazlı intermetalikler, yüksek sıcaklık uygulamalarına aday malzemeler olarak görülmektedir. Çalışmamızda titanyum altlık üzerine, soğuk gaz dinamik püskürtme (SGDP) yöntemiyle, saf alüminyum ve titanyum-alüminyum toz karışımı kullanılarak iki farklı kaplama yapılmış ve bu kaplamalarda ısıl işlem ve lazer yüzey ergitme uygulamaları ile titanyum-alüminyum intermetalikleri oluşturulması hedeflenmiştir. Isıl işlem 10-3 bar vakum altında ve 750oC'de 24 saat süreyle uygulanmış ve numuneler fırında soğutulmuştur. Lazer ergitme için 77W güç, 5Hz frekans, 100mm/s hız parametreler seçilerek numunelere 6 paso sürekli CO2 lazer uygulanmıştır. Çalışma kapsamına hazırlanan 6 grup numuneden Al kaplama sonrası lazer ergitme uygulanacak numunelerde, SGDP uygulaması ardından, kaplamalarda atma olması sonucu çalışmanın ilerleyen aşamalarında bu numuneler kullanılamamıştır. Ayrıca Ti-Al kaplama sonrası ısıl işlem ve lazer yüzey ergitme uygulanan numuneler de lazer uygulaması sonrası yoğun çatlak oluşumu ile kaplamaların altlıktan çatlak bölgelerinde ayrılması sonucu deneysel çalışmalarda kullanılamamıştır. Kaplamalar mikroyapı incelemeri, XRD analizleri ve sertlik ölçümleri ile karakterize edilmiştir. Ayrıca aşınma testi uygulanarak kaplamaların tribolojik özellikleri karşılaştırılmıştır. Uygulanan testler ve yapılan analizler sonucu tüm kaplamalarda intermetalik dönüşümün gerçekleştiği görülmüştür. Isıl işlem numunelerinde %100 TiAl3 fazı elde edilirken lazer uygulanan numunelerde TiAl3 fazına ek olarak düşük şiddetli piklerde TiAl, TiAl2, Ti3Al ve Ti3Al2 fazlarına da rastlanmıştır. Bu fazların, lazer uygulaması sırasında çıkılan yüksek sıcaklıklar sonucu oluştuğu düşünülmektedir.
Generation of zinc and copper incorporated oxide layers on titanium based biomaterials
Metal implants are designed to remain in the body as a prosthesis for solving bone damage problem. Bone tissue is damaged by the reason of osteoporosis, aging, accidents or similar reasons. The process of interaction between implant surface and bone tissue is obviously the key to the implant success. Surface morphology, composition, hydrophilicity and roughness are main factors of implant–bone tissue interaction and osseointegration. The aim of this study was to evaluate the bone-tissue response to a hydroxyapatite (HA) and calcium titanium oxide (CaTiO3) containing biocompatible compound layer modified commercially pure titanium (composed of rutile and anatase) samples and Ti6Al4V samples by micro-arc oxidation method (MAO). During the oxidation process, an electrolyte is including calcium and phosphorus ions and samples act as anode material, also stainless steel container as catode material. In this study, CpTi-MAO, CpTi-MAO-Zn and CpTi-MAO-Cu have been developed on Grade 4 quality commercially pure titanium (CpTi), 64-MAO and 64-MAO-Zn have been developed on titanium alloy (Ti6Al4V) with a single step micro-arc oxidation process. Properties of surface, i.e. surface thickness, morphology/pore size, crystal structure, chemical composition, roughness and hydrophilicity, were characterized with various analytical techniques. Introduction of zinc acetate and copper acetate into the electrolyte of the MAO process led to incorporation of 4-5 wt.% Zn or 7 wt.% Cu into the multi-layer coating on the CpTi-based samples were measured by EPMA. 4.82wt.% Zn, 2.43 wt.% Cu was specified by EDS. The Zn-doped Ti6Al4V-based samples have been showed 5.38 wt.% Zn by EDS. Osteoconductive calcium phosphate coatings enhanced the bioactivity, zinc and copper incorporated oxide layers showed non-cytotoxic properties during the releasing test into simulated body fluids. According to the XRD examination of the CpTi-MAO, the coatings are primarily composed of anatase and rutile TiO2 phases, α-titanium, hydroxylapatatite, CaTiO3. Additionally, effect of zinc and copper into the multi-layer coating during micro-arc oxidation process may expose excellent antibacterial efficiency without decreasing the bioactivity.
Hidrasyon/dehidrasyon (HDH) yöntemiyle geri dönüştürülen Ti6Al4V talaşından titanyum esaslı kaplama üretimi
Metaller doğaları gereği dönüştürülebilir kaynaklardır. Üretimleri sırasında oluşan ve kullanım ömürlerini tamamlamaları sonucunda meydana gelen kayıplar geri dönüşüm proseslerini elzem kılmaktadır. Geri dönüşüm ile birlikte kaynak kullanımı, enerji kullanımı ve kayıpları, doğaya verilen zarar azalmakta aynı zamanda ekonomik olarak da fayda sağlanmaktadır. Titanyum ve alaşımlarının sahip oldukları düşük yoğunluk, yüksek dayanım değerleri ve üstün korozyon direnci uzay-havacılık, askeri, medikal ve spor malzemeleri gibi alanlarda tercih edilmelerine neden olmaktadır. Ancak bu üstün özelliklerinin yanı sıra yüksek maliyet, üretim ve şekillendirme zorluğu kullanılabilirliğini kısıtlamaktadır. Üretim ve şekillendirme prosesleri sırasında meydana gelen kayıpların %70 seviyelerinde oluşu yüksek maliyet değerlerini daha da arttırmaktadır bu yüzden titanyumun sahip olduğu oksijen, karbon ve azota olan ilgisi göz önünde bulundurularak geri dönüşümünün yapılması maliyet değerlerini ve malzeme kaybını önemli ölçüde azaltabilmektedir. Titanyum ve alaşımlarının geri dönüşümü için toz metalürjisi yönteminin (PM) döküme göre çok daha ekonomik, elverişli, ürün özellikleri kontrol edilebilir, ürün kaybı az olan ve ekstra işlem gerektirmeyen bir yöntemdir. Genellikle süngerden titanyum tozu elde etmek için kullanılan hidrasyon-dehidrasyon (HDH) yöntemi, hidrojene ilginin fazla olduğu beta fazına sahip titanyum alaşımları için daha elverişlidir. Bu yöntemde, uygun sıcaklık ve basınç değerleri ile birlikte hidrojen atomu kafesi modifiye ederek oda sıcaklığında kırılgan ve oksijene ilgisi olmayan hidrat fazlarının oluşturmaktadır. Böylece koruyucu atmosfer olmaksızın istenilen tane boyutunda toz üretilebilmekte ve uygun denge basıncının altında ki bir basınçta hidrojen atomlarının kafesi terk etmesiyle dönüşüm tamamlanmaktadır. Elde edilen toz, yöntemin sağladığı avantajlar sayesinde yüksek saflıkta olmaktadır. Yöntemi elverişli hale getiren, herhangi bir koruyucu ortama gerek kalmadan hidrat yapının sağladığı güvence ile koruyucu atmosfere gerek kalmadan istenilen prosesin uygulanabilmesidir. Kolay uygulanabilir oluşu ve proses sırasında malzeme kayıplarının yok denebilecek kadar az oluşu yöntemin diğer artılarındandır. Soğuk püskürtme (cold spray) prosesi diğer termal püskürtme proseslerine göre ergime olmaksızın katı halde parçacıkların çok yüksek hızda ve düşük sıcaklıkta püskürtülerek daha yoğun kaplama üretimine olanak sağlamaktadır. Günümüzde soğuk püskürtme prosesi güvenilir ve çevre dostu bir teknoloji olup, özellikle metalik esaslı kaplamaların endüstriyel uygulamalarında birçok acıdan önemli fırsatlar sunmaktadır. Yöntemin düşük sıcaklıklarda yapılıyor oluşu oksitlenme risklerini azaltmakta buda elde edilen ürünün kalitesini arttırmaktadır. Elde edilen kaplamalarda oksit, porozite ve artık gerilmeler oldukça düşük seviyededir. Bu çalışmada, Ti6Al4V talaşının HDH yöntemi kullanılarak geri dönüştürülmesi sonucunda üretim kayıplarını azaltmak ve sonucunda elde edilen ürünün kullanılabilirliğinin soğuk püskürtme yöntemi ile kanıtlamak amaçlanmıştır.
H13 sıcak iş takım çeliklerinin aşınma dayanımına düşük sıcaklıklarda nitrasyon işleminin etkisi
Bu çalışmada nitrürleme işlemi ve etkileri takım çelikleri üzerinden anlatılmıştır. Yüzey sertleştirme yöntemlerinden biri olan nitrürleme sonucunda malzeme yüzeyinde ince bir tabaka oluşturularak sertlik artması sağlanır. Oluşan tabaka aşınma, korozyon ve yorulmaya karşı dayanıklıdır. Uygun bir nitrürleme sıcaklığında, azot atomsal olarak parça yüzeyinden içeri yayınarak çeliğin, demir ve alaşım elementleri ile nitrür oluşturur. Karbona göre atom çapı daha küçük olan azot, demir kafesine daha kolay nüfuz eder ve oluşturduğu nitrürler, ince taneli olduğu için çeliğin yüzey sertliğini arttırırlar. Genel olarak nitrürleme işleminde bu 500 -550 oC sıcaklığa kadar çıkılır. Bu noktada işlemin gerçekleştirildiği sıcaklık ve süre söz konusu difüzyona doğrudan etki eder. İşlem sonucunda ise değişik fazlarda bileşikler oluşabilmekte ve bu fazlar yüzeydeki tabakanın gerek kalınlığını gerek morfolojisini özellikle de mekanik özelliklerini ciddi bir şekilde değiştirmektedir. Yapılan işlem sonucunda malzemenin aşınma, korozyon ve yorulmaya karşı dayanım değerlerinde optimum artışı sağlayacak değerler bulunarak uygun difüzyon tabakası oluşturulmalıdır. Nitrürleme işlemiyle birlikte, işlemin uygulandığı malzemeye birçok özellik kazandırılmakla birlikte, temel olarak işlemin arkasında yatan özellikler yüksek yüzey sertliği, yüksek aşınma ve korozyon dayanımı, yorulma ömründe artış ve yüksek sıcaklıklarda yumuşamaya dayanım olarak özetlenebilir. Takım çelikleri ise sıcak veya soğuk haldeki kesme, dövme gibi yöntemlerle şekillendiren takım ve kalıpların imalatında kullanılan çelik grubuna verilen genel isimdir. Takım çelikleri, takım ve kalıp yapımı gibi temel kullanım alanlarının dışında spesifik özellikler talep edilen makina parçalarının imalatı gibi alanlarda da kullanılmaktadır. Genellikle çok ağır çalışma koşullarında kullanılan takım çeliklerinden, farklı sıcaklıklardaki kullanımları sırasında yüksek hızlarda ve yüksek gerilmeler altında deforme olmaksızın ve aşınmaksızın çalışmaları beklenir. H13 sıcak iş çeliklerinde yaklaşık olarak 400 oC sıcaklıktan sonra sertlik ve dayanım değerleri düşmeye başlar, 600 oC sıcaklıktan sonra ise bu değerlerde keskin bir düşüş meydana gelir. Bu durumun önüne geçmek amacıyla uygulanan yöntemlerden biride nitrürleme olup, H13 takım çelikleri nitrürlenmiş şekilde yaygın şekilde kullanılan bir malzemedir. İş parçalarında istenen yüzeyinin sert, aşınmaya ve yüzey basıncına dayanıklı, iç kısmının ise tok olması gibi özellikleri sağlamak amacıyla düşük sıcaklıklarda nitrürleme işlemi yapmak ve nitrürleme parametrelerini optimize ederek en uygun şartlara getirerek, en iyi mekanik değerlere ulaşmak amaçlanmıştır. Yapılan çalışmada, farklı sıcaklıklarda ve sürelerde nitrürlenen numunelere aşınma ve sertlik deneyleri uygulanmış, nitrürleme işleminin aşınma dayanımına etkileri incelenmiştir. Tüm numuneler mikroyapı, mikrosertlik, XRD difraksiyon analizi ve aşınma deneyleri sonucunda oluşan aşınma izi profilleri bakımından incelenmiştir.
Aluminyum matrisli B4C takviyeli kompozit kaplamanın soğuk gaz dinamik püskürtme yöntemiyle üretilmesi ve mekanik özelliklerinin incelenmesi
Alüminyum malzemeler yüksek korozyon dirençleri, termal iletkenlik özellikleri ve yüksek spesifik mukavemetleri ile günümüzde birçok alanda tercih edilmektedir. Özellikle yüksek spesifik mukavemetleri (mukavemet/ağırlık) ile günümüzde otomativ ve havacılık sektöründe demir esaslı malzemelerin yerini almaktadır. Bu üstün özelliklerinin yanında düşük sertlik ve düşük aşınma direnci gibi özelliklerinden dolayı , sürtünme ve aşınmanın yoğun olduğu tribolojik uygulamalarda alüminyum kullanımı istenilen düzeyde olamamaktadır. SGDP yöntemi, 1980'li yıllarda Rus bilim adamı Prof. Anatolii Papyrin ve arkadaşları tarafından keşfedilmiştir. SGDP yöntemi prensip olarak, toz partiküllerinin taşıyıcı bir gaz yardımıyla yüksek hızlarda bir altlık üzerine püskürtülmesi prosesidir. Bu yöntemde tozlar, ultrasonik hızlarda ve düşük sıcaklıkta hedef altlık üzerine püskürtülmek suretiyle biriktirilir. Aşınma ve sürtünmenin yoğun olduğu ortamlarda yüksek sertlik ve aşınma direnci gösteren malzemelerin kullanımı gerekmektedir. Bu tip uygulamalarda en yaygın kullanılan malzemelerden birisi de bor karbür (B4C)'dür. Yüksek sertliği, yüksek korozyon direnci ve yüksek sıcaklıklarda bile kullanılabilir olması ile B4C, hem mekanik hem de tribolojik performans beklenen uygulamalarda beklentileri karşılamaktadır. Bu nedenle genellikle farklı malzemeler ile birlikte destek malzemesi olarak kullanılmaktadır. Özellikle metal matrisli kompozit malzemelerde en sık kullanılan destek malzemelerinden birisidir. Bu çalışmanın amacı, Soğuk Gaz Dinamik Püskürtme (SGDP) yöntemi ile aşınma direnci yüksek alüminyum matrisli B4C takviyeli kompozit kaplamaların üretilmesidir. Bu amaç doğrultusunda, alüminyum ve bor karbür tozları farklı hacim oranlarında karıştırılarak, 6061 kalite alüminyum altlık üzerine kaplanmıştır. Kaplanan numuneler daha sonra mikroyapı incelemeleri ve faz analizleri ile incelenmiş, sertlik ve aşınma testlerine tabii tutulmuştur. Böylece SGDP yöntemiyle oluşturulan alüminyum matrisli B4C takviyeli kaplamaların farklı aşınma koşullarındaki aşınma davranışları incelenerek, B4C katkısının ve aşınma ortamının bu kaplamaların aşınma özellikleri üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Yapılan çalışmalar ve analizler göstermiştir ki, SGDP yöntemi ile alüminyum ve B4C takviyeli alüminyum kompozit kaplamalar başarılı bir şekilde yapılabilmektedir. Yapılan kaplamalara uygulanan aşınma testleri sonucunda B4C katkısının alüminyum kaplamalarda sürtünme katsayısını düşürdüğü ve aşınma direncini arttırdığı görülmüştür. Kuru ve ıslak ortamda yapılan testler sonucunda kaplamaların, ıslak ortamda daha az aşındığı görülmüştür. Suda yapılan aşınma testleri sonucunda, B4C takviyesinin alüminyum kaplamaların aşınma direncini 26 kata kadar arttırdığı görülmüştür. Ayrıca numunelere 45℃ sıcak suda aşınma testleri yapılarak sıcaklığın ıslak ortam aşınma performansına etkisi incelenmiştir. Kaplamaların sıcak suda normal suya göre daha az aşındıkları tespit edilmiştir.
Inconel 713 LC süper alaşımının akışkan yataklı fırın sistemi ile nitrürlenmesi
Uçak ve uzay endüstrisindeki türbin motorları başta olmak üzere yüksek sıcaklıklarda yüksek performans gerektiren yerlerde kullanılmak üzere geliştirilen alaşımlara süper alaşımlar denilmektedir. Uçak ve uzay endüstrisindeki gaz türbin motorları için kullanılan malzemelerin büyük çoğunluğunu oluşturdukları gibi, sahip oldukları yüksek mekanik özellikler ile marin edüstrisi, endüstriyel enerji üretim motorları havacılık için motor harici parçalarda da yaygın kullanım alanına sahiptirler. Süper alaşımlar sıcaklığın ve mekanik etkilerin yüksek olduğu koşullarda dahi yüksek sertlik dayanımı, aşınma, yorulma, sürünme ve korozyon direnci özellikleri göstermektedirler. Sahip oldukları yüksek mekanik özellikler, içerdikleri kompozisyon elementleri ve miktarları ile sağlanmaktadır. İçerdikleri ana elementler dikkate alınarak demir esaslı, nikel esaslı ve kobalt esaslı süper alaşımlar olmak üzere üç ana grupta incelenmektedirler. Ana elementler ile birlikte süper alaşımlarda alaşımlandırma elementleri olarak krom, alüminyum, titanyum, molibden, niyobyum ve tungsten elementleri de bulunmaktadır. Nikel esaslı süper alaşımlar en yaygın kullanım alanına sahip süper alaşım gruplarıdır. Sahip oldukları yüksek ısıl dayanım, korozyon direnci ve yüksek mukavemet gibi değerler ile uçak, marin ve endüstriyel enerji üretim motorlarının çok büyük bir kısmını oluşturmaktadırlar. Nikel esaslı süper alaşımlar, oksit dağılımları ile sertleşme, katı- eriyik ve çökelti serleşmesi mekanizmaları ile sertleştirilmektedirler. Inconel 713 LC, en yaygın kullanılan nikel süper alaşım grubu Inconel'in bir çeşididir. Yapısal özelliklerini etkileyen başlıca elementlere; kimyasal kompozisyonundaki alüminyum, titanyum, molibden, krom ve niyobyum örnek verilebilir. Sektörde yaygın olarak kullanılan Inconel 718 nikel süper alaşımından en büyük farkı; Inconel 718 yüksek oranda demir içerirken Inconel 713 LC'de demir oranı çok tutulmuştür. Sahip olduğu düşük demir oranı ile korozyon direncinde artış sağlanmıştır. Ayrıca Inconel 713 LC'nin diğer önemli özelliği, karbon oranı diğerlerine kıyasla çok daha düşüktür. Bu sayede; yapıda oluşan ve gevrek yapısıyla kırılma, sürünme gibi mekanik özellikleri olumsuz yönde etkileyen metal karbür yapılarının oluşumu azaltılmıştır. Ana yapıyı değiştirmeden yüzeyde sertlik ve aşınma direnci artışı gibi başlıca özellikler sağlayan nitrürleme işlemi ilk ve yaygın olarak çeliklere uyulanmıştır. Düşük sıcaklıklarla yüzey özellikleri gelişimi sağlayan nitrürleme yönteminin, nikel süper alaşımlara farklı nitrürleme yöntemleri ile uygulanması ve malzemede yarattığı değişimler araştırılmaya devam etmektedir. Bu çalışmada Inconel 713 LC nikel süper alaşımının, düşük sıcaklıkta gaz nitrürleme tekniği olan akışkan yataklı fırın ile farklı sıcaklık ve sürelerde nitrürlenmesi sonucu meydana gelen yapı ve başlıca mekanik özelliklere etkisi incelenmiştir. Sistemde azot kaynağı olarak %60 amonyak ve %40 azot gazı karışımı kullanılmıştır. Nitrürleme işlemi için kullanılan sıcaklık ve süreler 400°C 6 saat, 400°C 7,5 saat ve 375°C 7,5 saat koşullarıdır. Farklı sıcaklık ve süre koşullarında nitrürlenmiş numunlerin yapısal karakterizasyonu optik mikroskop, taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve XRD analizleri ile gerçekleştirilmiştir. Mekanik açıdan yüzeyde meydana getirilen değişimlerin analizi için 250 mN, 500 mN ve 1000mN yükleri altında yüzey mikro sertlik ölçümleri alınmıştır. Ayrıca 600°C ve 700°C sıcaklıklarda yüksek aşınma analizi yapılarak yüzey profillerinin çıkarılması ile akışkan yatak sistemiyle nitrürlenen numunelerde aşınma kaybı ve aşınma derinliği değerleri bulunarak nitrürleme sonrası aşınma direncindeki değişim gözlemlenmiştir. Yapılan çalışma ile Inconel 713 LC süper alaşımının yüzeyinde nitrürleme ile elde edilen mekanik özellikleri geliştiricek ince bir difüzyon bölgesi oluştuğu ve ana göbek yapısının korunduğu tespit edilmiştir.