Tribological properties of Mo-N-Cu nanocomposite coatings in lubricated environment
Mo-N-Cu nanokompozit kaplamaların yağlı ortamda tribolojik davranışlarının incelenmesi
- Tez No: 292119
- Danışmanlar: PROF. DR. MUSTAFA ÜRGEN, YRD. DOÇ. DR. ÖZGEN AKALIN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2010
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 113
Özet
Hava kirliliği ve enerji tüketimi son yirmi yılın en büyük sorunlarından ikisidir.Hükümetler ve şirketler bu sorunlara çözüm öneren çalışmaları desteklemektedir.Araba motorları (ve diğer içten yanmalı motorlar) bu iki sorunun kesişiminde yeralmaktadır. Avrupa Birliğinde 200 milyonun üzerinde motorlu taşıt kullanılmakta vebu rakamlar her geçen gün artmaktadır. Tüm enerji tüketimleri içinde, %30luk payfosil bazlı yakıtlar kullanan araçlara aittir. Enerji tüketimine ek olarak, egzozgazlarının zararlı etkisi hükümetleri harekete geçirmiştir.İçten yanmalı motorluaraçlarda sürtünme kayıpları aracın toplam güç kaybının %15lik kısmınıoluşturmaktadır, bu kaybın %38 ile en büyük kısmı ise piston ailesine aittir. Pistonailesindeki problemlerin çözümü için yağlara sürtünme azaltıcı ve aşınma azaltıcıkatkılar ilave edilmektedir. Bu katkılar problemleri yeterli ölçüde çözememekte vezor koşullar altında etkilerini önemli düzeyde yitirmektedirler. Bir çözüm olarak katıyağlayıcılar kullanılsa da bunlarda zor koşullar altında yüzeyleri terk etmekte veyaetkilerini yitirmektedir. Bir diğer çözüm adayı da yüksek mekanik ve tribolojiközelliklere sahip nanokompozit kaplamalardır.MoN, MoN-Cu, Mo2N ve Mo2N-Cu iyi mekanik ve tribolojik özellikleri ile umutvadeden kaplama ailesidir. Literatürde bu kaplama ailesinin tribolojik özellikleri ilealakalı olarak çalışmalar yer alsa da, düzenli ve detaylı bir araştırmanın eksikliğigözlenmektedir. Bu çalışmada bu kaplama ailesinin tribolojik özellikleri sistematikbir biçimde incelenmiştir.Tez çalışmaları sırasında öncelikle farklı Cu içeriklerinin tribolojik özelliklere etkisiincelemek amacıyla iki grup kaplama yapılmıştır. Bu kaplamalar sınır yağlamakoşulları altında oda koşullarında katkılı ve katkısız mineral yağlar ve yine katkılı vekatkısız sentetik yağlar ile deneylere tabii tutulmuştur. En iyi sonuçları sağlayankaplamalar gerçek piston segmanlarına uygulanmış ve bu segmanlar gömlek üstüsegman deneylerinde kullanılmıştır. Farklı yük ve hızlar altında çalıştırılan sistem ilegerçek motor şartlarına yakın deneyler yapılmıştır. Yapılan test sonuçlarındabakır içeriğinin belli sınırlar dahilinde artmasıyla sürtünme ve aşınma özelliklerininiyileştiği gözlemlenmiştir. Mo2N-Cu (%8 at. Cu) kaplamanın sınır yağlama ko?ullarındaher iki deney sisteminde de en iyi sonuçları sağladığı gözlemlenmiştir. Katkılı yağlardabulunan ZDDP içeriğinin aşınmayı azalttığı fakat sürtünmeyi arttırdığı her iki deneysisteminde de gözlemlenmiştir.
Özet (Çeviri)
Two of the biggest problems in last two decades are air pollution and energyconsumption. Governments and companies have been supporting research projectsthat offer solutions. Car engines (and other combustion engines) place in intersectionof these two problems. In European Union, over 200 million vehicles are on roadsand numbers are increasing with demand. In all energy consumptions, 30% sharebelongs to vehicles that use fossil fuels. Besides that, high exhaust emission ofvehicles pushed governments into action. Friction in engine and engine parts is 15%of total power loss in a car and biggest source of that loss is piston assembly with38%. To solve friction problem friction modifiers and anti wear additives are in use.But they do not sufficiently solve the problem and they don?t work well under harshconditions. Solid lubricant coatings (DLC, MoS2, etc.) also are in use but they are toosoft to resist abrasion and can be used only in limited environmental conditions. Oneof the candidates that can meet increasing tribological requirements isnanocomposite coatings. They both have good mechanical properties and tribologicalproperties.MoN, MoN-Cu, Mo2N and Mo2N-Cu are very promising nanocomposite coatingsbecause of their good mechanical properties and tribological properties. There aresome works in literature about members of that coating family, but tribologicalproperties are not explained well. In this study, tribological properties of thesecoatings were tried to explain systematically.In this thesis, first two series of coatings were performed which have differentamount of Cu ingredient to observe how Cu content effects the tribologicalformulated mineral, base and formulated synthetic oils. Tests were applied atboundary lubrication conditions in room environment. Then, actual piston rings werecoated with best resultant coatings, and they were used in Ring on liner bench tests.Same oils from pin on disk tests were chosen as lubricant. System worked undervarious loads and speeds to simulate actual working engine conditions.properties. Coatings were tested in pin-on-disc system with commercial base mineral, formulated mineral, base and formulated synthetic oils. Tests were applied atboundary lubrication conditions in room environment. Then, actual piston rings werecoated with best resultant coatings, and they were used in Ring on liner bench tests.Same oils from pin on disk tests were chosen as lubricant. System worked undervarious loads and speeds to simulate actual working engine conditions. Both coatings gave promising results in the bench testing system showing thepositive role of copper on the tribological behavior. The effect of oil chemistry andadditives was discussed based on the results. However, the positive role of ZDDP (basicadditive in formulated oil) on wear was observed in all tests, presence of ZDDP in thelubricant affected the coefficient of friction adversely, as observed in the previousstudies.
Benzer Tezler
- Alaşım (MoCu), katot kullanarak (Mo-N-Cu) nanokompozit kaplamaların ark fiziksel buhar biriktirme yöntemi ile üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of Mo-N-Cu, nanocomposite coatings deposited by arc pvd using (Mo-Cu) alloy cathode
MORTAZA MOHAMMADIMOGHANJOUGHI
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA ÜRGEN
- Ark fiziksel buhar biriktirme yöntemiyle nanokompozit Mo-N-Cu kaplamaların üretimi ve karakterizasyonu
Production of Mo-N-Cu nanocomposite coatings by arc physical vapour deposition technique and their characterization
OSMAN LEVENT ERYILMAZ
- Manyetik sıçratma tekniği ile üretilmiş Mo2N ve nanokompozit Mo-N-Cu kaplamaların aşınma davranışlarının karşılaştırılması
Comparison of fretting behavior of Mo2N and nanocomposite Mo-N-Cu coatings produced by magnetron sputtering technique
AHMET ÖZTÜRK
Yüksek Lisans
Türkçe
2003
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA ÜRGEN
- Manyetik alanda sıçratma yöntemiyle üretilen Mo2N/Cu ve Mo2N/Sn nanokompozit kaplamaların oksidasyon davranışları
Oxidation behaviours of Mo2N/Cu and Mo2N/Sn nanocomposite coatings deposited by magnetron sputtering
AHMET FATİH YAYLA
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. NURİ SOLAK
- Mo-N-Cu, Mo-N-Sn ve Mo-N-Cu-Sn nanokompozit yapılı kaplamaların üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of Mo-N-Cu, Mo-N-Sn and Mo-N-Cu-Sn nanocomposite coatings
ALPEREN SEZGİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA ÜRGEN