Yüzey işlemi uygulanmış Ti-6Al-4V alaşımının darbeli kayma aşınma davranışının incelenmesi ve kuru kayma koşulları altında aşınma haritalarının oluşturulması

Ti-6Al-4V alaşımının yüzeyine üç farklı sıcaklıkta (600, 700 ve 800 °C) termal oksidasyon, kutu sementasyon ile alüminyumlama ve 750 °C' de sıcak daldırma alüminyumlama yüzey işlemleri uygulanarak düşük maliyetli, seri üretime uygun, çevre dostu, yüksek sertlik ve aşınma direncine sahip yüzeyler elde etmek için bu çalışma yapılmıştır. Üç farklı yüzey işlemi uygulanmış örneklerin yapısal karakterizasyonları ile farklı yük ve hızlarda kuru kayma koşullarında ileri geri aşınma testleri gerçekleştirilmiştir. Darbeli kayma aşınma testleri 600 ve 700 °C' de termal oksidasyon yapılan Ti-6Al-4V alaşımına uygulanmıştır. Kutu sementasyon ile alüminyumlama işlemi sonucunda, alüminyum açısından zengin ve artan işlem sıcaklığı ile kalınlaşan titanyum alüminid tabaka elde edilmiştir. TiAl2 fazından oluşan alüminid tabakanın, en yüksek sertlik değeri 800 °C' de alüminyumlama yapılmış örnekte 616 HV0,025 olarak ölçülmüştür. Termal oksidasyon işlemi sonrasında, Ti-6Al-4V alaşımı, oksit tabakası ve oksijen difüzyon bölgesinden oluşan bir yapıya sahip olup, en geniş oksit tabakası 6 μm kalınlığında, 700 °C' de 30 saatlik termal oksidasyon işlemi sonrasında gözlemlenmiştir. En yüksek sertlik ise, yine aynı numunede 700 HV0,025 olarak ölçülmüştür. XRD ile oksit tabakasının rutil fazdan oluştuğu tespit edilmiştir. 25, 350 ve 550 °C'de yapılan darbeli kayma aşınma testleri sonucunda, 700 °C' de 30 saat termal oksidasyon işlemi her üç deney sıcaklığında da en düşük aşınma hızı sergilediği, sırasıyla %54, %34 ve %37 oranında azalan toplam (darbe+kayma) aşınma hızı değerleri belirlenmiştir. Her üç sıcaklıkta yapılan kutu sementasyon ile alüminyumlama ve termal oksidasyon işleminin kuru kayma ileri-geri aşınma direncini de iyileştirdiği tespit edilmiştir. Sıcak daldırma alüminyumlama ve ardından difüzyon tavlama işlemi sonucunda, 461 HV0,025 sertliğine sahip kompozit tabaka elde edilmiştir. Kuru kayma ileri-geri aşınma sonuçları incelendiğinde kayma hızı arttıkça aşınma direnci azalmıştır.