Lazer kaplama prosesinde wc ve B4C takviyesinin metal esaslı kompozit kaplamalarda mikroyapı, mekanik ve aşınma özellikleri üzerindeki etkisi

Son yıllarda gelişen yüzey modifikasyon teknikleri arasında öne çıkan lazer kaplama yöntemi yüksek enerji yoğunluğu, düşük ısı girdisi, üstün kaplama-altlık dayanımı ve kontrollü mikroyapı oluşumu gibi avantajları nedeniyle yaygın olarak tercih edilmektedir. Özellikle aşınma, oksidasyon ve yüksek sıcaklık gibi zorlu servis koşullarına karşı direnç sağlamak amacıyla metal matrisli kompozit kaplamalar bu alanda dikkat çekmektedir. Bu tür kaplamalar matris fazına ilave edilen seramik takviyeler sayesinde sertlik, aşınma direnci ve termal kararlılık gibi özelliklerde belirgin iyileşmeler sunmaktadır. Bu tez çalışmasında, düşük karbonlu St37 çelik malzemesi üzerine lazer kaplama yöntemiyle FeCr esaslı bir matris içinde WC ve B4C takviyeli kaplamalar uygulanmış; WC içeriği %0, 10, 20, 30 ve 40 olacak şekilde beş farklı kaplama kompozisyonu hazırlanmıştır. Lazer kaplama işleminde toz karışımları altlık yüzeye jel formunda uygulanmış ardından belirlenen sabit lazer parametreleri ile kaplama işlemi gerçekleştirilmiştir. Bu sayede aşınma direncinin ve yüzey sertliğinin artırılması hedeflenmiştir. Kaplamaların mikroyapısal, mekanik ve tribolojik özellikleri farklı analiz ve test yöntemleri kullanılarak detaylı şekilde incelenmiştir. Mikroyapısal incelemelerde, WC katkısının artmasıyla birlikte mikroyapıdaki faz çeşitliliğinin arttığı gözlemlenmiştir. Ancak %30’ un üzerindeki takviye oranlarında çözünmemiş WC parçacıkları ve faz ayrışmaları nedeniyle yapısal sürekliliğin kısmen bozulduğu tespit edilmiştir. EDS analizleri Cr, W ve C elementlerinin çökeltiler çevresinde yoğunlaştığını, XRD analizleri ise kaplama bölgesinde WC, W2C, M7C3 ve M23C6 gibi karbür fazlarının oluştuğunu göstermiştir. Mikrosertlik ölçümleri, sertlikte belirgin artışlar sağlandığını göstermiştir. N0 numunesinde ortalama sertlik 353.2 HV iken, bu değer N40 numunesinde 790.6 HV’ ye ulaşmıştır. Aşınma testleri ve yüzey morfolojisi analizleri sonucunda kaplamasız K numunesinde yoğun plastik deformasyon izleri, oksitlenme ve derin aşınma olukları gözlemlenmiş, WC katkısıyla bu etkiler giderek azalmış ve N40 numunesinde yüzey deformasyonları büyük ölçüde bastırılmıştır. Aşınma hacmi ve sürtünme katsayısı verileri de bu bulguları desteklemiş, N40 numunesi tüm numuneler arasında en düşük aşınma hacmi ve ortalama sürtünme katsayısı değerlerine ulaşmıştır.