Titanyum-Nikel alaşımlı malzeme üretimi ve aşınma davranışlarının incelenmesi

Şekil bellekli alaşımlar (ŞBA) birçok mühendislik ve tıp alanında fonksiyonel malzemeler olarak başarı ile kullanılmaktadır. Şekil bellekli alaşımların teknolojik önemi, şekil bellek özelliği ve süperelastik özellik göstermelerinden kaynaklanmaktadır. Bu özellikler sıcaklık ve gerilmeye bağlı olarak martenzit ve ostenit fazlarında alaşımda kristal yapı değişimi ile oluşur. Bu yüzden bu alaşımlara intermetalik kompozit malzemeler de denilmektedir.Bu çalışma üç aşamadan oluşmakta olup birinci aşamada klasik pim-on disk türü standart bir deney düzeneği yük hücresi kullanılmak suretiyle sürtünme kuvvetinin ölçülebilmesi amacıyla bilgisayar destekli hale getirilmiştir. İkinci aşamada saf Ti ve NiTi alaşımı malzemeler Toz Metalürjisi (TM ) metoduyla üretilmiş, sertlik ve yoğunluk değerleri ölçülmüş ve mikroyapıları incelenmiştir. Son aşamada üretilen bu intermetalik malzemelerin farklı deney şartlarında kuru aşınma davranışları ve abrasiv aşınma davranışları incelenmiştir.İlk aşamada sürtünme katsayısının ölçülebilmesi için aşınma davranışların incelenmesinde kullanılan pim-on disk aşınma deney düzeneği revize edilmiş ve aşınma deneydüzeneğine yük hücresi düzeneği tasarlanmış ve bilgisayar destekli hale getirilmiştir. Aşınma deney düzeneğinde sürtünme katsayısının doğru olarak hesaplanabilmesi amacıyla sürtünme katsayısı bilinen PTFE ve MS70 malzemeler üzerinde aşınma deneyleri gerçekleştirilmiş ve sürtünme kuvveti deneyler esnasında sürekli ölçülmüştür. Bu çalışmanın ikinci aşamasında, nikel-titanyum şekil bellekli alaşım üretmek maksadıyla, ticari saflıkta nikel ve titanyum tozları kullanılarak Ti100 ve Ni52Ti48, Ni52Ti48alaşımları Toz Metalürjisi ( TM ) yöntemiyle imal edilmiştir. Alaşımlar, elementel toz karıştırma metoduyla homojen bir şekilde karıştırıp 650 MPa tek etkili sıkıştırma basıncı ile çelik kalıp içerisinde sıkıştırılmış ve argon koruyucu gaz ortamına sahip tüp fırında, 1100 oC? de beş saat süreyle sinterlenerek üretilmiştir. Üretilen numunelerin optik mikroskop aracılığı ile mikroyapı incelemeleri yanında sertlik değerleri, yoğunluk ve porosite ölçümü de yapılmıştır. Son aşamada revizyon işlemi tamamlanan pin-on disk türü aşınma deney düzeneğinde TM ile üretimi yapılan numunelerin farklı deney şartlarında kuru aşınma davranışları incelenmiş ve sürtünme katsayıları ölçülmüştür. Ayrıca numunelerin abrasiv aşınma davranışları incelenmiştir.Deneysel çalışmalar sonucunda; aşınma deney düzeneğinde tasarlanan yük hücresi sistemi araçlığıyla sürtünme kuvvetinin ve sürtünme katsayısının doğru bir şekilde ölçüldüğü gözlemlenmiştir. Saf titanyuma nikel ilavesi ile sertlik miktarında artışlar meydana gelmiş olup Rockwell B sertlik değeri 59 HRB ölçülmüşken NiTi alaşımlarının sertlik değeri yaklaşık olarak 83 HRB olarak ölçülmüştür. Optik mikroskopla yapılan mikro yapı incelemeleri sonucunda daha küçük gözenek fakat daha fazla gözenek oluşumu saf Ti?da gözlemlenmiştir. Buna ilaveten, aşınma deneyleri sonucunda üretilen NiTi alaşımlarının matris malzemesi olan Saf Ti?ye göre daha az aşındığı gözlemlenmiştir. Adhesiv aşınma deneyleri sonucunda yükün artmasıyla birlikte hacimsel aşınma oranının da arttığı gözlemlenmiştir. Ayrıca, saf Ti` nin sürtünme katsayısı yaklaşık olarak 0,37 iken NiTi alaşımlarının sürtünme katsayısı ise yaklaşık olarak 0,40 civarında ölçülmüştür. Bunun ötesinde, abrasiv aşınma deneyleri sonucunda ise uygulanan kuvvetin/yükün artması ve elek boyutunun küçülmesiyle hacimsel aşınma miktarı artmıştır. Abrasive aşınma direnci bakımından da; saf Ti? nin NiTi alaşımlarına oranla daha fazla aşındığı gözlemlenmiştir. Fakat Ni48Ti52 ve Ni52Ti48 alaşımının aşınma dirençleri bakımından birbirine çok yakın olduğu gözlemlenmiştirAnahtar Kelimeler : ŞBA, aşınma, sürtünme katsayısı, Ni-Ti, toz metalürjisi,..soğuk presleme