Structural, compositional and mechanical characterization of plasma nitrided CoCrMo alloy
Plazma nitrürlenmiş CoCrMo alaşımının yapısal, kompozisyonel ve mekanik karakterizasyonu
- Tez No: 252250
- Danışmanlar: PROF. DR. ORHAN ÖZTÜRK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2009
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 122
Özet
Plazma nitrürleme teknikleri, CoCrMo alaşımlarının yakın yüzey tabakalarını modifiye ederek bu malzemelerin yüzeylerinde aşınma ve korozyona dayanıklı tabakalar oluşturmakta kullanılmaktadır. Bu çalışmada, medikal sınıfı CoCrMo alaşımı, düşük basınç altında (~ 60 mTorr), 60% N2 ? 40% H2 gaz karışımında ve 400 ºC de 1, 2, 4, 6 ve 20 saat sürelerince RF plazma nitrürlenmiştir. Plazma nitrürlenmiş tabakaların yapısal ve kompozisyonel karakterizasyonu X-ışınları kırınımı (XRD), taramalı electron mikroskobu (SEM), atomik kuvvet mikroskobu (AFM) ve glow discharge optik emisyon spektroskopisi (GDOES) teknikleri kullanılarak incelenmiştir. Nitrürlenmiş tabakaların sertlik ve aşınma davranışları mikrosertlik ve pin-on-disc testleri kullanılarak incelenmiştir. Deneysel analiz sonuçları, 400 ºC' deki plazma nitrürleme işlemi sonucunda, yüksek azot içeriğine sahip (~ 30 at.%) genişlemiş östenit fazının (?N) oluştuğunu göstermektedir. Bununla birlikte, uzun nitrürleme sürelerinde (6 ve 20 saat) ?N fazında CrN dekompozisyonu ve yüzeye paralel olan ?N taneciklerde (200) tercihli yönelmeler oluşmaktadır. Elektrokimyasal ve Ar+ ışınları yöntemiyle dağlanmış nitrürlenmiş malzemelerinin kesit-yüzey mikroskopi analizlerine ve GDOES verilerine göre, nitrürlenmiş tabakaların kalınlıkları yaklaşık olarak 2 ile 10 mikrometre arasında değişmektedir. Kalınlık analizlerine göre, CoCrMo malzemelerinin 400 ºC' de plazma nitrürlenmesi sonucu, ortalama azot difüzyon katsayısı yaklaşık olarak 1.5x10-11 cm2/s bulunmuştur. Tüm plazma nitrürlenmiş CoCrMo alaşımlarında önemli sertlik ve aşınma iyileşmeleri gözlenmesine rağmen, en iyi aşınma-korozyon dayanıklılığı yalnızca ?N yapısına sahip CoCrMo alaşımlarında gözlenmiştir.
Özet (Çeviri)
Plasma nitriding techniques can be used to create wear and corrosion protective layers on the surface of CoCrMo alloys by modifying the near surface layers of these materials. In the present study, a medical grade CoCrMo alloy was nitrided in a low-pressure (~ 60 mTorr) R. F. plasma at 400 ºC for 1, 2, 4, 6, and 20 hours under a gas mixture of 60% N2 ? 40% H2. The structural as well as compositional characterization of the plasma nitrided layers were investigated by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), atomic force microscopy (AFM), and glow discharge optical emission spectroscopy (GDOES). The hardness and wear behaviour of the nitrided layers were performed by a microhardness tester and a pin-on-disk wear apparatus. The experimental analyses indicate that the expanded austenite phase, ?N, with high N contents (~ 30 at.%) is formed by the plasma nitriding process at 400 ºC. However, at longer nitriding times (6 and 20 h) there is decomposition into CrN in the ?N matrix and a preferential (200) orientation of ?N grains parallel to the surface develops. Based on the microscopy analyses of the electrochemically and Ar ion beam etched nitrided sample cross-sections and on the GDOES data, the ?N layer thicknesses are found to be ranging from ~ 2 to 10 microns. Based on the thickness data, an average N diffusion coefficient for the CoCrMo samples plasma nitrided at 400 ºC is estimated to be near 2x10-11 cm2/s. While significant improvements in hardness and wear volume reductions are observed for all the plasma nitrided alloys compared to the untreated alloy, the CoCrMo alloys with the ?N structure only had the best combined wear-corrosion protection.
Benzer Tezler
- Inconel 713 LC süper alaşımının akışkan yataklı fırın sistemi ile nitrürlenmesi
Nitriding of inconel 713 LC superalloy with fluidized bed
MİNE YÜCEL
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN ÇİMENOĞLU
- Synthesis and characterization of high entropy metal carbide and boride ceramics
Yüksek entropi metal karbür ve borür seramiklerinin üretimi ve karakterizasyonu
SİNA KAVAK
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DUYGU AĞAOĞULLARI
- CrCoNiFeMo katkılı B4C matrisli kompozitlerin SPS ile üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of B4C matrix with addition of CrCoNiFeMo composites by SPS
BURAK ÇAĞRI OCAK
Doktora
Türkçe
2023
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜLTEKİN GÖLLER
- Titanyum karbür ve grafen nano plaka (GNP) takviyeli zirkonyum karbür seramiklerinin spark plazma sinterleme yöntemi ile üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of titanium carbide and graphene nanoplatelets (GNP) reinforced zirconium carbide ceramics prepared by spark plasma sintering
BURAK ÇAĞRI OCAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜLTEKİN GÖLLER
- Si3N4/SiC kompozitlerinin spark plazma sinterleme (SPS) prosesi ile üretimi ve karakterizasyonu
Spark plasma sintering and characterization of Si3N4/SiC composites
ZEYNEP TAŞLIÇUKUR
Doktora
Türkçe
2010
Metalurji MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NİLGÜN KUŞKONMAZ