Aluminyum ile alaşımlandırılmış SiW esaslı dökme demirlerin nitrasyonu ve yapısal özelliklerinin incelenmesi
Nitriding of aluminum alloyed SiW based cast irons and investigation of structural properties
- Tez No: 965540
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ GÜLŞAH AKTAŞ ÇELİK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Kocaeli Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 80
Özet
Tez çalışması kapsamında, gaz nitrasyon işleminin motor komponentlerine yönelik geliştirilen yeni nesil SiW-xAl (x: 0–4 ağ. %) sünek dökme demirlerin yüzey özellikleri üzerine olan etkisi incelenmiştir. SiW-xAl dökme demirler kum kalıba döküm yöntemi ile üretilmiş ve mikroyapısal karakterizasyonları gerçekleştirilmiştir. Ticari pratiklikte gerçekleştirilecek olan bir gaz nitrasyon işlemi ile teze konu olan dökme demirlerin yüzeyinden merkezine doğru oluşabilecek fazların türü ve miktarı CALPHAD yaklaşımı kullanılarak termodinamik olarak modellenmiştir. Modelleme çalışmalarının ardından ticari pratiklikteki gaz nitrasyon işlemi 510 °C sıcaklıkta ve üç farklı sürede (12, 32 ve 40 saat) gerçekleştirilmiştir. Nitrasyon sonrası yapılan metalurjik karakterizasyonlar ile yüzeyden merkeze doğru oluşan mikroyapısal bileşenler ve sertlik dağılımı analiz edilmiştir. Ayrıca 800 °C'de 24 saat süren oksidasyon testleri ile ağırlık değişimleri takip edilerek nitrasyonun yüksek sıcaklık oksidasyon davranışına etkisi incelenmiştir. Sonuçlar; (i) modellemede öngörülen fazların bileşim ve difüzyon bölgelerinde oluştuğunu, (ii) işlem süresi arttıkça bu bölgelerin genişlediğini, (iii) Al ilavesiyle bileşim tabakasının daraldığını ancak difüzyon bölgesinin genişlediğini, (iv) sertliğin yüzeyde arttığını ve içe doğru azaldığını, (v) Al içeren numunelerde daha yüksek sertlik elde edildiğini, (vi) nitrasyonun oksidasyon kinetiğini artırdığı ve Al katkısının oksidasyon direncini yükselttiğini göstermiştir. Elde edilen bulgular, yeni nesil dökme demirlerde termokimyasal yüzey işlemlerin termodinamik modelleme ile desteklenebileceğini ve SiW-xAl dökme demir yüzeylerinin mekanik ve kimyasal özelliklerinin değiştirilebileceğini göstermiştir.
Özet (Çeviri)
In this study, the effect of gas nitriding on the surface properties of newly developed SiW-xAl (x: 0–4 wt.%) ductile cast irons designed for engine components was investigated. SiW-xAl cast irons were produced using sand casting, and their microstructural characterizations were conducted. A thermodynamic model was developed using the CALPHAD approach to predict the type and amount of phases that may form from the surface to the core during an industrially applicable gas nitriding process. Following the modeling studies, nitriding was performed at 510 °C for 12, 32, and 40 h. Post-treatment, the surface and cross-sections of the cast irons were metallurgically characterized to monitor the microstructural evolution and hardness profile from surface to core. High-temperature oxidation tests were conducted at 800 °C for 24 h using thermogravimetric analysis to evaluate oxidation kinetics. The results revealed that: (i) the phases predicted by modeling formed in both the compound and diffusion layers, (ii) increased nitriding time led to a thickening of these layers in SiW cast irons, (iii) aluminum addition reduced the compound layer but extended the diffusion zone, (iv) surface hardness increased with nitriding and gradually decreased inward, (v) aluminum-containing alloys exhibited higher hardness, and (vi) nitriding enhanced oxidation kinetics, while aluminum addition improved oxidation resistance. These findings demonstrate that thermochemical surface treatments in advanced cast irons can be effectively designed with thermodynamic modeling, and that the surface mechanical and chemical properties of SiW-xAl cast irons can be significantly modified through gas nitriding.
Benzer Tezler
- Alümina katkılı ve nikel ile alaşımlandırılmış alüminyum esaslı kompozitlerde özelliklerin karakterizasyonu
Characterization of properties on aluminum based composites alloyed with nickel and reinforcing alumina
NURGÜL SAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Metalurji MühendisliğiKocaeli ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUZAFFER ZEREN
- Yüksek silisyum, alüminyum ve molibden içeren dökme demirlerin oksidasyon davranışının incelenmesi
Investigation of oxidation behaviour of high silicon, molibdenum and aluminium containing cast irons
ALPHAN BERKEM
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. NURİ SOLAK
- Cu ve Ti ile alaşımlandırılmış çinko levhaların (titanzink) kısa dönem testlerle sürünme özelliklerinin belirlenmesi
Obtaining creep behavior and properties of Cu-Ti alloyed zinc sheets by conducting short term creep and stress relaxation tests
OLCAY TÜRKOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET DEMİRKOL
- Cu ve Ti ile alaşımlandırılmış çinko levhalarda (titanzink) iç yapının şekillendirilebilirlik özelliklerine etkisi
Effect of microstructure to the formability of zinc sheets with Cu and Ti (titanzink)
AKCAN AKAY
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET DEMİRKOL
- Production of copper - silicon carbide composites for thermal management applications by electroforming process
Termal yönetim uygulamalarında kullanılmak üzere bakır - silisyum karbür kompozitinin elektroşekillendirme yöntemi ile üretimi
BURAK EVREN
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA KAMİL ÜRGEN