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.