Plazma sprey yöntemi ile sürekli fiber takviyeli kompozit ve kompozit kaplama üretimi

Seramik kaplamalar üzerine yapılan çalışmaların bu kadar fazla olması, seramik kaplamaların önemini ortaya koymakla beraber giderilmesi gereken sorunların da çok fazla olduğunu göstermektedir. Getirdiği avantajlar; yüksek aşınma direnci, kimyasal kararlılık, korozyon ve oksidasyon direnci, yüksek sıcaklık dayanımı, düşük sürtünme katsayısı, düşük termal genleşme katsayısı, yüksek sertlik, buna karşılık problemleri; gevrek davranış, yapışma problemi, termal şok direncinin düşük olması şeklinde özetlenebilir. Bu çalışmanın amacı, sürekli fiber takviyesinin kompozit malzemelerde oluşturduğu avantajları, bu kez plazma spreyle üretilmiş seramik kaplamalarda elde etmektir. Uygulama alanı olarak seçilen kaplama türü termal bariyer amaçlı olan MgZrO3 olarak seçildiğinden, buna uygun olarak seçilebilecek takviye malzemesi de (sürekli fiber yada ince tel) yine yüksek sıcaklık dayanımı iyi olan malzemeler arasından seçildi. İnce Mo tel seçilmesindeki temel neden Mo telin yüksek ergime sıcaklığı, düşük termal genleşme katsayısı ve altlığın üzerine kolay sarılabilmesi için uygun kalınlıkta olmasıdır. Bu çalışmada, silindirik ve düz, tek tabaka ve çok tabakalı olmak üzere çeşitli kombinasyonlarda numuneler üretildi. Numuneler optik mikroskop, SEM, EDS, XRD teknikleriyle incelendi ve bu numunelere başta termal şok ve termal yorulma olmak üzere çeşitli deneyler ve karakterizasyonlar yapılarak tel takviyesinin kaplamada meydana getirdiği etkisi araştırıldı. Mo fiber uygulaması seramik matris üzerinde sıcaklık yükseldikçe çekme yerine basma gerilmeleri oluşturduğu için kaplamanın termal-mekanik özelliklerinde radikal bir artış meydana gelmiştir. Fiber takviyesiz MgZrO3 kaplama numuneleri altlıkla termal genleşme katsayıları farkı olması nedeniyle daha üretim aşamasında çatlak oluşturup, ısıl genleşme katsayılarındaki önemli farktan dolayı uyumsuzluk gösterip parçalanmıştır. Fiber takviyeli numuneler üretim aşamasında, sıyırma, ve termal yorulma deneyleri esnasında çok iyi bir kararlılık gösterip, herhangi bir hasar oluşturmamıştır. Ancak 1000oC gibi yüksek sıcaklıklardan suya daldırmak sureti ile yapılan termal şok deneylerinde, mikro çatlaklar oluşmuştur. Yapılan deneyler sonucunda tek, iki, üç ve dört tabakalı olarak üretilen sürekli fiber takviyeli numunelerde, tabaka sayısı arttıkça, malzemenin termal şok dayanımında artış gözlenmiştir. Yüksek sıcaklıklarda Mo fiber oksitlenerek kaplamalardan ayrılma sergilenmiştir.