Alüminyum matrisli seramik partikül takviyeli kompozit kaplamaların plazma püskürtme tekniği ile üretilmesi ve aşınma davranışının incelenmesi
Production of ceramic reinforced aluminium matrix composite coatings by plasma spray technique and investigation of their wear behaviour
- Tez No: 252064
- Danışmanlar: PROF. DR. HÜSEYİN ÇİMENOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2008
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 93
Özet
Yüksek mukavemet/ağırlık oranları nedeniyle hafif endüstriyel ürünler içerisinde, özellikle otomobil ve hızlı taşıma sistemlerinde önemli bir yere sahip olan alüminyum alaşımlarının aşınma direncinin düşük olması bu malzemelerin daha yaygın kullanımını sınırlamaktadır. Alüminyum alaşımlarının Al2O3 ve SiC gibi partiküllerle takviye edilmesi (metal matrisli kompozit), sertlik ve mukavemetin yanısıra aşınma direncini de önemli oranda arttırmaktadır.Mükemmel kaplama özellikleri ve yüksek işlem sıcaklığı ile plazma püskürtme kaplama tekniği, uygulamalarda genişçe yer bulmaktadır. Yüksek işlem sıcaklığının sağladığı ergitme gücü ile çok yüksek sıcaklıklarda ergiyen oksitli bileşikler dahi bu teknik sayesinde metalik altlık malzeme üzerine rahatlıkla biriktirilmektedir. Bunun yanısıra yüksek işlem sıcaklığı ergime noktası düşük bileşikler için uygulanabilirliği azaltmaktadır. Plazma püskürtme kaplama tekniği, endüstüriyel olarak; tekstil sektöründe, otomotiv sektöründe, uzay araçlarında, türbin kanatlarında, yanma odalarında, dizel motorlarda ve daha bir çok alanda aşınma dayanımı, yüksek sıcaklık dayanımı ve korozyon dayanımı sağlama amaçlı kullanılmaktadır.Bu çalışmada, 2014-T4 kalite alüminyum alaşımının yüzeyinin plazma püskürtme tekniği ile alüminyum matrisli SiC partikül takviyeli kompozit kaplanarak aşınma direncinin arttırılması amaçlanmıştır. Bu kapsamda, kaplama yapısını oluşturacak olan, Al-12Si ve SiC tozları çeşitli oran ve parametrelerde karıştırılmış, kaplama uygulaması esnasında SiC toz kaybının engellenmesine ve kaplama yapısı içinde birikiminin arttırılmasına çalışılmıştır. Daha sonra, farklı oranda SiC partikül içeren 3 kaplama numnesi seçilmiş, kaplamaların kuru ortam koşulları ve saf su içerisindeki aşınma davranışları incelenmiştir. Plazma püskürtme kaplama uygulaması atmosferik plazma püskürtme sisteminde (APS), aşınma deneyleri karşı yüklemeli (reciprocating) aşınma test cihazında gerçekleştirilmiş olup, aşındırıcı olarak Al2O3 toplar kullanılmıştır.Kaplama işlemi öncesi uygulanan toz karıştırma işlemleri, yapı içerisindeki karbür oranını arttırmada etkili olmuştur. SiC takviyeli kompozit kaplamalar, uygulandığı altlık malzemenin sertliğini oldukça arttırmıştır. SiC oranı en yüksek olan kaplama en yüksek sertliğe, SiC oranı en düşük olan kaplama en düşük sertliğe sahiptir. Seçilen üç kaplamanın kuru ve saf su ortamı aşınma dirençlerinin altlık malzeme 2014-T4 alüminyuma göre oldukça iyi olduğu gözlemlenmiştir. Ayrıca genel olarak saf su içerisinde kuru ortama nazaran kaplamaların sürtünme katsayısının düştüğü ve aşınma dirençlerinin arttığı görülmüştür.
Özet (Çeviri)
Aluminium alloys play an important role in light industrial products, especially in automobile systems and high speed transportation due to their high strength/weight ratio. However, they are limited in use, since they have low wear resistance. Reinforcing aluminium alloys with particulates such as Al2O3 and SiC, enhances their wear resistance as well as hardness and strength significantly.Plasma spray coating technique is used frequently in applications due to its excellent coating properties and high operating temperatures. The high operating temperature, exceeds the melting temperature of even oxidized compounds, which provides the ability to deposit those compounds on the surfaces of metallic substrate materials, but limits the use of compounds with low melting temperatures. Plasma spray coating technique is employed in automotive industry, textile industry and also in space shuttles, especially in turbine blades and burn chambers, to improve their thermal properties in addition to enhancing corrosion and wear resistance.In this study, it is aimed to increase the wear resistance of the quality 2014-T4 aluminium alloys coated with the composite reinforced aluminium matrix SiC particulate by plasma spray technique. Mixtures of Al-12Si and SiC powders with differing rates and parameters are prepared in order to minimize SiC powder loss, while forcing the powders to be collected inside the coating structure. Three coating specimens containing different SiC powder compositions are selected to analyze their wear behaviour in dry sliding and distilled water conditions. Plasma spray coating is performed with the atmospheric plasma spray system (APS). Abrasion tests are executed in reciprocating wear tester, and Al2O3 balls are used as abrasives.Mixing the powders before the coating operation, succeded in increasing the overall carbide rate in the structure. SiC reinforced composite coatings are able to improve the hardness of the substrate material significantly. The hardness of coatings are proportional to the SiC rate they contained. It is observed that dry sliding and distilled water condition wear resistances of three chosen coatings are considerably better than the metalic substrate 2014-T4 aluminium. It is also found that in general, the friction coefficent decreases on contrary to the increasing wear resistance.
Benzer Tezler
- Alüminyum üzerine uygulanan kompozit kaplamaların aşınma davranışının incelenmesi
Investigation of wear behaviour of composite coatings deposited on aluminium
FATİH KILIÇ
- Al-12Si matrisli seramik partikül takviyeli kompozit kaplamaların soğuk dinamik gaz püskürtme yöntemi ile üretilmesi ve karakterizasyonu
Production and characterization of Al-12Si matrix ceramic particulate reinforced composite coatings with cold spray process
SALİH EMRAH BAYRAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN ÇİMENOĞLU
- Surface modification of metals by cold gas dynamic spraying technique
Metal yüzeylerinin soğuk gaz dinamik püskürtme tekniği ile modifikasyonu
ONUR MEYDANOĞLU
Doktora
İngilizce
2012
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. E. SABRİ KAYALI
- Ağır ticari araçlarda kullanılan fren disklerinin sürtünme ve aşınma özelliklerinin incelenmesi
Examination of the friction and wear properties of brake discs used in heavy commercial vehi̇cles
EMİN EMRE GÖKTEPE
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Metalurji MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET UYSAL
- Grafen esaslı kompozit kaplamaların korozyon ve aşınma özellikleri
Corrosion and wear properties of graphene based composite coatings
KUBİLAY KILIÇÇI
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Metalurji MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET UYSAL