Lazer ile yüzeyi iyileştirilmiş çevresel bariyer kaplamaların korozyon direncinin incelenmesi
Investigation of corrosion resistance of surface-improved environmental barrier coatings with laser
- Tez No: 960860
- Danışmanlar: PROF. DR. AYŞEGÜL AKDOĞAN EKER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: İmal Usulleri Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 195
Özet
Çevresel bariyer kaplamalar (ÇBK), yüksek sıcaklıkta çalışan seramik bileşenlerini oksidasyona ve korozif ortamlara karşı koruyarak hizmet ömrünü uzatmak amacıyla kullanılır. ÇBK sistemi, bağ katman, ara katman ve seramik üst katmandan oluşan üç tabakalı yapıya sahiptir. Atmosferik Plazma Sprey (APS) yöntemi ile üretilen kaplamaların yüzeyleri porozite, çatlaklar ve pürüzlülük gibi yapısal süreksizlikler içermekte olup kaplamaların sıcaklık ( %50 Na₂SO₄ ve %50 V₂O₅) ve CMAS (CaO-MgO-Al2O3-SiO2) korozyonuna karşı direncini azaltmaktadır. Bu kapsamda, kaplamadaki yapısal süreksizlikleri en aza indirmek amacıyla numune yüzeylerine uygulanacak lazer yüzey modifikasyonu için optimum lazer parametreleri belirlenmiştir. Lazer modifikasyon işlemi için seçilen lazer odak mesafesi ve lazer frekans parametreleri sabit tutulmuş olup, lazer gücü ve lazer tarama hızı parametreleri değiştirilerek seramik üst katman yüzeyinde kaplama tabakasından ayrılmamış, çatlaksız, kristalin ve yoğun bir mikro yapı elde edilmeye çalışılmıştır. Optimum lazer parametre belirleme karakterizasyonları kapsamında SEM yüzey/kesit, porozite ölçümü ve yüzey pürüzlülüğü ölçümleri yapılmıştır. Elde edilen analiz sonuçlarına göre; yoğun kristalize yüzey yapısı, dar ağ çatlak oluşumu, az çukur oluşumu, düşük yüzey pürüzlülüğü (Ra: 449.37 nm) ve %5.58 porozite oranı sağlayan LG–8 (14 W – 12 mm/s) parametresi optimum olarak belirlenmiş ve bu parametreyle numunelere tam yüzey taraması uygulanmıştır. Lazer ile yüzeyi taranmış ve taranmamış numuneler sıcak ve CMAS korozyon testlerine 1400 °C'de 12 saat süre ile tabi tutulmuşlardır. Sıcak korozyon testi sonucunda, lazer uygulanmamış ÇBK numunesinde YbVO₄ korozif ürünlerinin yüzeyde biriktiği ve sınırlı penetrasyon gösterdiği, kaplamanın yapısal bütünlüğünü kısmi ölçüde koruduğu gözlemlenmiştir. Lazerle işlenmiş numunede, SiC altlık üzerinde YbVO₄ korozif ürünleri ile birlikte XRD deseninde SiC pikleri gözlenmiş olup, kaplamada belirgin deformasyon oluşmuştur. CMAS korozyon sonucunda, lazer uygulanmamış numunede korozif ürün (Ca₃Al₂(SiO₄)₃) oluşmuş olup, Ca'nın yaklaşık 350 μm derinliğe kadar ilerlediği ve disilikat fazının kısmen bozulduğu tespit edilmiştir. Buna karşılık, lazerle modifiye edilen numunede düşük pürüzlülük ve porozite sayesinde CMAS penetrasyonu sınırlanmış, kaplama stabilitesinin taranmamış numuneye göre korunmuş olduğu değerlendirilmektedir.
Özet (Çeviri)
Environmental Barrier Coatings (EBCs) are used to extend the service life of ceramic components operating at high temperatures by protecting them against oxidation and corrosive environments. The EBC system consists of three distinct layers: a bond coat, an intermediate layer, and a ceramic top coat. Coatings produced by the Atmospheric Plasma Spray (APS) method often exhibit surface roughness, porosity, and cracks, which decrease their resistance to hot (%50 Na₂SO₄ + %50 V₂O₅) and CMAS (CaO-MgO-Al₂O₃-SiO₂) corrosion. To minimize these structural discontinuities, optimal laser surface modification parameters were determined for application to coating surfaces. During the laser modification process, laser focal distance and frequency were kept constant, while laser power and scanning speed were varied to obtain a crack-free, crystalline, and dense microstructure on the ceramic top layer without delamination. SEM surface and cross-section analyses, porosity measurements, and surface roughness tests were performed to identify optimal parameters. Based on the results, the LG–8 parameter (14 W – 12 mm/s) was selected as optimum, achieving a dense crystalline structure with narrow network cracks, minimal depressions, low surface roughness (Ra:449.37 nm), and 5.58% porosity. Full surface laser scanning was applied using this parameter. Both laser-treated and untreated samples were subjected to thermal and CMAS corrosion tests at 1400 °C for 12 hours. In the hot corrosion test, YbVO₄ products were observed on the untreated sample with limited penetration, preserving partial structural integrity. In contrast, the laser-treated sample showed YbVO₄ accumulation and SiC peaks in XRD, indicating deformation. In the CMAS test, Ca₃Al₂(SiO₄)₃ corrosion products were formed in the untreated sample, with Ca penetrating approximately 350 μm and partial degradation of the disilicate phase identified. In contrast, the laser-modified sample exhibited limited CMAS penetration due to its low roughness and porosity, and its structural stability was better preserved compared to the untreated sample.
Benzer Tezler
- Silisyum altlık üzerine lazer ile aktifleştirilmiş akımsız bakır biriktirme
Laser activated electroless copper deposition on silicon substrate
SERGEN HALİM AYHAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUHAMMET KÜRŞAT KAZMANLI
- Ağır ticari araçlarda kullanılan fren disklerinin sürtünme ve aşınma özelliklerinin incelenmesi
Examination of the friction and wear properties of brake discs used in heavy commercial vehi̇cles
EMİN EMRE GÖKTEPE
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Metalurji MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET UYSAL
- Hegzagonal bor nitrür (H-BN) katkılı motor yağının tribolojik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of the tribological properties of engine oil containing hexagonal booron nitride additive
DÜNDAR SEYYAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Otomotiv MühendisliğiPamukkale ÜniversitesiOtomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖZER CAN
- Tribological characteristics of microtextured surfaces under mixed and hydrodynamic lubrication
Mıkrodokulu yüzeylerın trıbolojık karaktersiklerinin hıdrodınamık yağlama koşullarında incelenmesı
HAMED BAGHERI
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ZEYNEP PARLAR
- Fabrication of enhanced core-shell CO-ZIF-67@MOX (M = ZN, MN and K) nanocomposites via intermediate pyrolysis and plasma treatment for fischer tropsch synthesis
Fischer tropsch sentezi için piroliz ve plazma işlemi ile geliştirilmiş çekirdek-kabuk yapılı CO-ZIF-67@MOX (M = ZN, MN ve K)nanokompozitlerinin üretimi
YAVUZ AYDEMİR
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALPER SARIOĞLAN