Bilyeli dövme ve dubleks kaplama işlemi uygulanmış Al7075 alaşımının yapısal, mekanik ve yüzey özelliklerinin incelenmesi
Investigation of structural, mechanical and surface properties of shot peening and duplex surface coating processed Al7075 alloy
- Tez No: 942017
- Danışmanlar: PROF. DR. YAŞAR TOTİK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Al 7075, Bilyeli dövme, PEO, CFUBMS, Korozyon, Aşınma, İnce film, Al 7075, Shot peening, PEO, CFUBMS, Corrosion, Wear, Thin film
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Atatürk Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 159
Özet
Amaç: Bu çalışmada, Al 7075 tabanlı malzeme önce bilyeli dövme işlemine tabi tutulmuş, ardından sırasıyla Plazma Elektrolitik Oksidasyon (PEO) ve fiziksel buhar kaplama yöntemlerinden (PVD) kapalı alan dengesiz magnetron sıçratma tekniği (CFUBMS) kullanılarak dubleks yapıda bir kaplama oluşturulmuştur. Uygulanan bu yüzey işlemleriyle, numunelerin mekanik, tribolojik ve korozyon davranışlarının iyileştirilmesi amaçlanmıştır. Yöntem: Bu çalışmada, Al 7075 tabanlı malzeme yüzeylerine, S110 ve S230 olmak üzere iki farklı bilye çapı ile 8A ve 10A Almen şiddetlerinde bilyeli dövme işlemi uygulanmıştır. Ardından, Taguchi ortogonal dizisine göre belirlenen farklı kaplama parametreleri kullanılarak, bilyeli dövme işlemine tabi tutulmuş numunelere kapalı alan dengesiz magnetron sıçratma tekniği (CFUBMS) TiN ve PEO ile CFUBMS yöntemleri kullanarak Al₂O₃/TiN tabakası büyütülmüştür. Elde edilen numunelerin yapısal, mekanik, tribolojik ve korozyon özellikleri detaylı bir şekilde incelenmiştir. Bulgular: Bilyeli dövme işlemine tabi tutulmuş Al7075 alaşımı üzerinde, Taguchi ortogonal dizisine göre belirlenen farklı kaplama parametreleriyle büyütülen TiN ve dubleks PEO/TiN kaplamaların; mekanik, tribolojik ve korozyon özellikleri üzerinde etkili olduğu gözlemlenmiştir. S230 bilye çapı ve 10A Almen şiddeti ile gerçekleştirilen (N4+R3) dubleks yüzey kaplama işleminde, maksimum sertlik değeri 3122 HV olarak elde edilmiştir. Aynı işlem parametreleri altında (N4+R3) bilyeli dövme sonrası uygulanan TiN kaplamada ise en iyi sürtünme katsayısı değeri 0,18 olarak ölçülmüştür. Ayrıca, S230 bilye çapı ve 10A Almen şiddeti ile uygulanan (N4+R3) dubleks kaplama, maksimum 37 N adezyon kuvvetine ulaşmıştır. Öte yandan, S110 bilye çapı ve 8A Almen şiddeti ile uygulanan (N1+R3) dubleks kaplamada, en düşük korozyon akım yoğunluğu 4.68×10⁻⁸ µA/cm² olarak elde edilmiş ve en yüksek düzeyde korozyon direnci sağladığı tespit edilmiştir. Dubleks kaplama (SP+PEO/TiN) işlem görmüş numunelerin, SP+PVD işlem görmüş numunelere kıyasla korozyon direncinin önemli ölçüde daha yüksek olduğu tespit edilmiştir. Sonuç: Yapılan analizler ve deneyler sonucunda, tasarlanan yüzey işlemlerinin mekanik, tribolojik ve korozyon direncini belirgin bir şekilde iyileştirdiği gözlemlenmiştir. Optimize edilen yüzey kaplama parametreleri ile geliştirilen bilyeli dövme + PEO/TiN dubleks kaplama işleminin, özellikle havacılık, otomotiv ve enerji gibi kritik sektörlerdeki uygulamalar için umut verici olduğu ortaya konmuştur.
Özet (Çeviri)
Purpose: In this study, the Al 7075 substrate was first subjected to shot peening. Then, a duplex coating was formed using the closed field unbalanced magnetron sputtering technique (CFUBMS) from Plasma Electrolytic Oxidation (PEO) and physical vapor deposition methods (PVD), respectively. These surface treatments aim to improve the mechanical, tribological, and corrosion behaviours of the samples. Method: In this study, two different ball diameters, S110 and S230, and 8A and 10A Almen intensities were applied to the Al 7075 based material surfaces. Then, using different coating parameters determined according to the Taguchi orthogonal array, Al₂O₃/TiN layer was grown on the shot peened samples using closed field unbalanced magnetron sputtering technique (CFUBMS) TiN and CFUBMS methods with PEO. The structural, mechanical, tribological and corrosion properties of the obtained samples were investigated in detail. Findings: TiN and duplex PEO/TiN coatings grown on Al7075 alloy subjected to shot peening process with different coating parameters determined according to Taguchi orthogonal array were observed to be effective on mechanical, tribological and corrosion properties. In the (N4+R3) duplex surface coating process performed with S230 shot diameter and 10A Almen intensity, the maximum hardness value was obtained as 3122 HV. Under the same process parameters, the best friction coefficient value was measured as 0.18 in TiN coating applied after (N4+R3) shot peening. In addition, (N4+R3) duplex coating applied with S230 shot diameter and 10A Almen intensity reached a maximum adhesion force of 37 N. On the other hand, the lowest corrosion current density of 4.68×10-⁸ µA/cm² was obtained in the (N1+R3) duplex coating applied with S110 shot diameter and 8A Almen intensity and was found to provide the highest level of corrosion resistance. It was found that the corrosion resistance of the duplex coating (SP+PEO/TiN) treated samples was significantly higher compared to the SP+PVD treated samples. Results: As a result of the analyses and experiments, it was observed that the designed surface treatments significantly improved the mechanical, tribological and corrosion resistance. It was revealed that the shot peening + PEO/TiN duplex coating process developed with the optimised surface coating parameters is promising for applications in critical sectors such as aerospace, automotive and energy.
Benzer Tezler
- Bilyalı dövme, plazma nitrürleme ve bilyalı dövme/plazma nitrürleme dubleks yüzey işlemi uygulanmış AISI 4140 çeliğinin manyetik alan altındaki tribolojik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of the tribological properties of shot peened, plasma nitrided and shot peening/plasma nitriding duplex surface treated AISI 4140 steel under magnetic field
HALİL ÇELİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Makine MühendisliğiAtatürk ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ HALİM KOVACI
- Inconel 718 nikel alaşımının bilyalı dövme ve erozif aşınma davranışlarının incelenmesi
Investigation of the shot peening and erosive wear behavior of inconel 718 nickel alloy
ALİ ÇULHA
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Havacılık MühendisliğiKocaeli ÜniversitesiHavacılık Bilimi ve Teknolojileri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SİNAN FİDAN
- The effect of shot peening on residual stress distribution of heat treated and ground aisi 9310 alloy steel
Isıl işlem görmüş ve taşlanmış aısı 9310 alaşımlı çeliğinde bilyeli dövmenin artık gerilme dağılımı üzerine etkisi
SENA EMİROĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Metalurji MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CANER ŞİMŞİR
DR. ÖĞR. ÜYESİ KEMAL DAVUT
- Creusabro 8000 çeliğinin aşınma direncinin bilyeli dövme işlemi ile geliştirilmesi
Improving the wear resistance of Creusabro 8000 steel through the shot peening process
AKIN DOYMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Makine MühendisliğiEge ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SERDAR KARAOĞLU
- Aşırı plastik deformasyon uyfulanmış S500MC otomotiv çeliğinin mekanik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of mechanical properties of severe plastic deformed S500MC automotive steel
İBRAHİM KARADEMİR
Doktora
Türkçe
2020
Makine MühendisliğiKarabük ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA BAHATTİN ÇELİK