Kobalt esaslı Haynes 25 süper alaşımının aşınma ve korozyon davranışına bor kaplamanın etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of boron coating on the wear and corrosion behavior of cobalt-based Haynes 25 superalloy
- Tez No: 893664
- Danışmanlar: PROF. DR. MELİK ÇETİN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Karabük Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 179
Özet
Bu çalışmada, kobalt esaslı Haynes 25 süper alaşımının aşınma ve korozyon davranışları üzerine bor kaplamanın etkisi incelenmiştir. Bu çalışmada, Haynes 25 süper alaşımına 975°C'de 5 saat %90 B4C + %10 NaBF4 tozları kullanılarak kutu borlama yöntemi ile bor kaplama yapılmış, daha sonra numuneler fırında, havada ve suda soğutulmuştur. Aşınma deneyleri 24°C, 350°C ve 600°C sıcaklıkta, ball-on disk aşınma test cihazında, 20N yük altında, 375 mm/sn hızında, 667 s. süreyle ve 250 m uzunluğunda ve batıcı uç malzemesi olarak 6mm çapında 1650 MPa sertliğine sahip Al2O3 (Alümina) bilye kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Kaplama tabakalarının karakterizasyonu optik mikroskop, taramalı elektron mikroskobu (SEM), XRD-Işını, nano indetasyon, 2D profilometre, mikrosertlik ve XRD_ışını piklerinden kalıntı gerilme ölçülerek incelenmiştir. Her üç grup (fırında, suda, havada soğutulmuş) numunelerin kalıntı gerilmeleri XRD-ışını ile(piklerinden) ölçülmüştür. Ayrıca %3,5 NaCl ve %3,5 HCl çözeltisi içerisinde korozyon dirençlerinin kıyaslanması amacıyla kaplanmış; fırında, havada ve suda soğutulmuş ve işlemsiz numunelerin elektrokimyasal olarak açık devre potansiyeli (Ocp) ve Tafel ekstrapolasyon metotlarıyla korozyon testlerine tabi tutularak gerçekleştirilmiştir. Sonuçlar, bor kaplamanın Haynes 25 alaşımının yüzey sertliğini önemli ölçüde artırdığını ve aşınma direncini belirgin şekilde iyileştirdiğini göstermektedir. Aşınma deney sonuçlarından, tüm deney sıcaklıklarında (24°C, 350°C ve 600°C)'de en az aşınma suda soğutulan 975°C 5 saat bor kaplama yapılan Haynes 25 numune, daha sonra sırasıyla havada soğutulan, işlemsiz numune ve fırında soğutulan Haynes 25 numune olduğu tespit edilmiştir. Sürtünme katsayısı 24°C sıcaklıkta en düşük işlemiz numune, en yüksek fırında soğutulan numune, 350°C sıcaklıkta en düşük suda soğutulan numune, en yüksek havada soğutalar numune ve 600°C sıcaklıkta en düşük fırında soğutulan numune, en yüksek suda soğutulan numune, elde edilmiştir. Kalıntı gerilimindeki değişim, mikro gerinimin bir sonucu olduğu için fırın>hava>su şeklindedir. Kristalit boyuttaki değişime bakıldığında ise fırın
Özet (Çeviri)
This study investigates the effects of boron coating on the wear and corrosion behaviors of cobalt-based Haynes 25 superalloy. In this work, boron coating was applied to Haynes 25 superalloy using the pack boronizing method with 90% B4C and 10% NaBF4 powders at 975°C for 5 hours, followed by cooling in a furnace, air, and water. Wear tests were conducted at temperatures of 24°C, 350°C, and 600°C using a ball-on-disk wear test device under a load of 20 N, at a speed of 375 mm/s for 667 seconds over a distance of 250 meters, utilizing a 6 mm diameter Al2O3 (Alumina) ball with a hardness of 1650 MPa as the indenter. The characterization of the coating layers was performed using optical microscopy, scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), nanoindentation, 2D profilometry, microhardness testing, and residual stress measurements from XRD peaks. Residual stresses of all three groups (furnace-cooled, air-cooled, and water-cooled) were measured using XRD. Furthermore to compare the corrosion resistance in 3.5% NaCl and 5% HCl solutions, coated, furnace-cooled, air-cooled, water-cooled, and untreated samples were subjected to electrochemical corrosion tests using open circuit potential (OCP) and Tafel extrapolation methods. The results indicate that boron coating significantly increased the surface hardness and improved the wear resistance of Haynes 25 alloy. From the wear test results, the sample with the least wear at all test temperatures (24°C, 350°C, and 600°C) was the water-cooled, boron-coated Haynes 25 sample at 975°C for 5 hours, followed by the air-cooled sample, the untreated sample, and the furnace- cooled Haynes 25 sample, respectively. The friction coefficient at 24°C was lowest for the untreated sample and highest for the furnace-cooled sample, at 350°C it was lowest for the water-cooled sample and highest for the air-cooled sample, and at 600°C it was lowest for the furnace-cooled sample and highest for the water-cooled sample. The variation in residual stress, resulting from microstrain, followed the order of furnace > air > water. The change in crystallite size followed the order of furnace < air < water. It is evident that changes in the cooling method significantly impact the grain size, microstrain, residual stress, hardness, and full width at half maximum (FWHM), thereby affecting the material's performance. Corrosion tests showed that while boron coating positively influenced the alloy's corrosion resistance, this effect was not as pronounced as the improvement in wear resistance. This study demonstrates the effectiveness of boron coating in enhancing the surface properties of cobalt-based superalloys and expands the potential applications of such coatings in industrial settings. Boron coating can play a crucial role in extending the service life of components operating in high-temperature and abrasive environments.
Benzer Tezler
- Kobalt esaslı Haynes 188 süper alaşımın kaynak kabiliyetinin araştırılması
Investigation of the weldability of cobalt based Haynes 188 super alloys
SAMET NOHUTÇU
Doktora
Türkçe
2023
Makine MühendisliğiKarabük Üniversitesiİmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RAMAZAN KAÇAR
- Kobalt esaslı haynes 25 süper alaşımın işlenebilirliğinin incelenmesi
Investigation of the machinability of cobalt-based haynes 25 super alloy
MURAT SARIKAYA
Doktora
Türkçe
2014
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Eğitimi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ABDULKADİR GÜLLÜ
- Kobalt esaslı hayness 25 süperalaşımı yüzeyinde oluşturulan bor ve alüminyum kaplamaların karakterizasyonu
Characterization of boron and aluminum coatings grown on surface of cobalt-based haynes 25 superalloy
ÖMER ERGİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Metalurji Mühendisliğiİskenderun Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİ GÜNEN
- Borlama işleminin kobalt esaslı Haynes 25 süperalaşımındaki içyapı ve aşınma davranışlarına etkisi
The effect of boronizing on the microstructure and wear behavior of co-based Haynes 25 superalloy
İLHAN GİRİŞKEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Makine Mühendisliğiİskenderun Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜREL ÇAM
- Bazı kobalt esaslı alaşımlarda mikroyapı ve faz analizi
Microstructure and phase analysis in some cobalt-base alloys
ALEV OSMA