Geri Dön

Lazerle işlenen 316L çelik alaşım yüzeyinin ıslanabilirlik davranışının incelenmesi

Investigation of wettability behaviour of laser textured 316L steel alloy surface

PDF İndir

  1. Tez No: 791057
  2. Yazar: DAMLA MERAY
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. BELGİN GENÇ ÖZTOPRAK
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2023
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Kocaeli Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Elektro-Optik Sistem Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 72

Özet

Son yıllarda mühendislik alaşımlarının yüzey topografyasının ve kimyasının değiştirilmesi ile malzeme yüzeyinin ıslanma davranışının fonksiyonelleştirilmesi havacılık malzemeleri, biyomedikal, ve mikroakışkan cihazları gibi endüstriyel uygulama alanlarında ilgi görmüştür. Hidrofobik özellik gösteren gül yaprağı, kelebek kanatları ve nilüfer yaprakları gibi doğal yapıların tümü incelendiğinde yüzeylerinin mikrometre ve nanometre mertebesinde yüzey yapılarına ve belirli bir yüzey kimyasına sahip olduğu sonucuna varılmıştır. Malzemelerin yüzeylerinin işlenmesi ile oluşturulan bu ıslatma yüzeyleri, doğada var olan yapılardan ilham almaktadır. Metal alaşımlarına da yeni fonksiyonların kazandırılmasını sağlayan ıslanabilirlik davranışını elde etmek için yüzey topografyası ve yüzey kimyasının kombinasyonlu bir şekilde değişmesi gerekmektedir. Bu çalışmada 316L paslanmaz çelik malzeme yüzeyi nanosaniye atımlı bir fiber lazer kullanılarak lazer gücü (10, 20 ve 30 W), tarama hızı (500, 1000 ve 1500 mm/s), tarama mesafesi (50, 100 ve 150 μm) ve yardımcı gaz (azot, argon ve hava) parametreleri kullanılarak malzemenin yüzeyine hiyerarşik yapılar oluşturulmuştur. Yüzeyde lazerle oluşturulan yapıların 316L paslanmaz çelik malzeme yüzeyindeki ıslanma davranışının etkileri incelenmiştir. Yüzey işlemede kullanılacak her bir parametrenin etkisi MiniTab yazılımı kullanılarak Taguchi yöntemiyle belirlenmiştir. Optimum işleme parametreleri ile yeni bir numune üzerinde deney yapılmış ve literatürde haftalarca süren süperhidrofobikliğe geçiş süresi kısaltılarak 6. günde süperhidrofobik gül yaprağı etkisi gösteren malzeme yüzeyi elde edilmiştir. Yüzeyi işlenmiş malzemelerin yüzeylerinin dayanıklılığını karakterize etmek için mikro çizilme testi uygulanmıştır. Elde edilen sonuçlar değerlendirildiğinde farklı gaz ortamlarında tarama hızının 500 mm/s olduğunda çizilme sertliğinin maksimum değerine ulaştığı tespit edilmiştir.

Özet (Çeviri)

In recent years, functionalization of the wetting behavior of the material surface by changing the surface topography and chemistry of engineering alloys has attracted attention in industrial application areas such as aerospace materials, biomedical, and microfluidic devices. When all natural structures such as rose petals, butterfly wings and lotus leaves, which show hydrophobic properties, are examined, it is concluded that they have surface structures in the micrometer and nanometer range and a certain surface chemistry. These wetting surfaces, created by processing the surfaces of the materials, are inspired by the structures existing in nature. In order to obtain the wettability behavior that provides new functions to metal alloys, the surface topography and surface chemistry should be changed in combination. In this study, hierarchical surface structures were created on the surface of the 316L stainless steel material using a nanosecond pulsed fiber laser using laser power (10, 20 and 30 W), scanning speed (500, 1000 and 1500 mm/s), scanning distance (50, 100 and 150 μm) and shielding gas (nitrogen, argon and air) parameters. The effects of the wetting behavior on the surface of the 316L stainless steel material of the laser-produced structures on the surface were investigated. In recent years, functionalization of the wetting behavior of the material surface by changing the surface topography and chemistry of engineering alloys has attracted attention in industrial application areas such as aerospace materials, biomedical, and microfluidic devices. When all natural structures such as rose petals, butterfly wings and lotus leaves, which show hydrophobic properties, are examined, it is concluded that they have surface structures in the micrometer and nanometer range and a certain surface chemistry. These wetting surfaces, created by processing the surfaces of the materials, are inspired by the structures existing in nature. In order to obtain the wettability behavior that provides new functions to metal alloys, the surface topography and surface chemistry should be changed in combination. In this study, hierarchical surface structures were created on the surface of the 316L stainless steel material using a nanosecond pulsed fiber laser using laser power (10, 20 and 30 W), scanning speed (500, 1000 and 1500 mm/s), scanning distance (50, 100 and 150 μm) and shielding gas (nitrogen, argon and air) parameters. The effects of the wetting behavior on the surface of the 316L stainless steel material of the laser-produced structures on the surface were investigated. The effect of each parameter to be used in surface treatment was determined by Taguchi method using MiniTab software. An experiment was carried out on a new sample with optimum processing parameters and the material surface showing the effect of superhydrophobic rose petals was obtained on the 6th day by shortening the transition time to superhydrophobicity, which lasted for weeks in the literature. Micro scratch test was applied to characterize the surface durability of the laser treated materials. When the obtained results were evaluated, it was determined that the scratch hardness reached its maximum value when the scanning speed was 500 mm/s in different gas environments.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    749802

    Benzeyen ve benzemeyen biyometallerin lazerle kaynağı

    Laser welding of similar and dissimilar biometals

    MOHAMAD ALHAJHAMOUD

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    BiyomühendislikKocaeli Üniversitesi

    Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ERSİN KAYAHAN

  2. Tez No

    828492

    Serbest formlu yüzeylerin lazerle sertleştirilmesinin termal modellenmesi ve doğrulanması

    Thermal modelling and validation of laser hardening for free form surfaces

    NAGİHAN DİDİN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Makine MühendisliğiEge Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. İBRAHİM ETEM SAKLAKOĞLU

  3. Tez No

    893321

    Uniform sub-/direct or back surface laser writing of high and low spatial frequency surface structures on silicon and its application to surface enhanced raman spectroscopy

    Yüksek ve düşük uzaysal frekanslı yapıların silisyumda tekdüze olarak yüzey altına, üstüne veya arkasına lazerle yazılması ve yüzey artırımlı raman spektroskopisine uygulanması

    FIRAT İDİKUT

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Fizik ve Fizik MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Fizik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ALPAN BEK

  4. Tez No

    713218

    Semente karbür uçlara uygulanan lazer desenleme işleminde geometrinin kesici uç performansına etkileri

    Effect of geometry on the insert performance in laser texturing process applied to cemente carbide tools

    ENVER ALİ ĞASĞAR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    Makine Mühendisliğiİzmir Katip Çelebi Üniversitesi

    Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ONUR ERTUĞRUL

  5. Tez No

    438167

    Şekillendirilmiş lazer hüzmelerinin yüksek saçılmalı ortamla etkileşimleri

    Interactions of shaped laser beams with highly scattering media

    TANSU ERSOY

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2016

    Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Fizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. SELÇUK AKTÜRK

Geri Dön