Inconel 601 alaşımının kutu alüminyumlama işlemi ve farklı soğutma/yağlama ortamları ile tribolojik özelliklerinin iyileştirilmesi
Improvement of tribological properties of Inconel 601 alloy with box aluminum process and different cooling/lubrication environments
- Tez No: 975744
- Danışmanlar: PROF. DR. REFİK POLAT
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Karabük Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmada, yüksek sıcaklık ve oksidasyon direncine sahip Inconel 601 süper alaşımının tribolojik performansını artırmak amacıyla yüzey modifikasyonu ve gelişmiş yağlama teknolojileri birlikte değerlendirilmiştir. Numunelerin bir kısmına kutu alüminyumlama işlemi uygulanarak, yüzeyde Fe-Al intermetalik bileşiklerinden oluşan alüminit kaplama tabakası elde edilmiştir. Bu sayede yüzey sertliği artırılmış ve kimyasal atalet kazandırılmıştır. Çalışmanın özgün yönü, geleneksel Minimum Miktarda Yağlama (MQL) yöntemine ek olarak, nano katkı maddeleriyle zenginleştirilmiş MQL (NMQL) ortamlarının ve kriyojenik destekli yağlama koşullarının birlikte incelenmesidir. Kuru, MQL, NMQL1 (nano grafen), NMQL2 (nano SiO₂), NMQLMix (grafen + SiO₂), kMQL ve kNMQL1 (kriyojenik destekli nano grafen katkılı MQL) olmak üzere toplam yedi farklı yağlama ortamı oluşturulmuş ve bunların viskoziteleri incelenmiştir. Kaplamalı ve kaplamasız numuneler, 15 N, 25 N ve 35 N yükler altında, 100 m kayma mesafesi ve 50 mm/s sabit hızla ball-on-flat yöntemi kullanılarak aşınma testlerine tabi tutulmuştur. Elde edilen veriler; sürtünme katsayısı, sürtünme kuvveti, aşınma izi, hacimsel kayıp ve yüzey morfolojisi gibi parametreler açısından değerlendirilmiştir. SEM analizleri, yüzey hasarlarını detaylı şekilde incelemek amacıyla kullanılmıştır. Test sonuçları, kuru ortamın en düşük tribolojik performansı gösterdiğini, buna karşın alüminit kaplamalı ve kNMQL1 ortamında test edilen numunelerin en yüksek aşınma direncini ve en düşük sürtünme katsayısını sunduğunu göstermiştir. Kuru ortamda yüksek sürtünme değerleri ve belirgin yüzey hasarları gözlenirken, alüminit kaplama sayesinde bu değerlerin önemli ölçüde azaldığı tespit edilmiştir. Örneğin, kaplamasız numunelerde kuru ortamda ortalama hacim kaybı 2,8 mm³ iken, kaplamalı numunelerde bu değer 1,7 mm³'e düşmüştür. Ayrıca nano katkılar, yüzeyde koruyucu bir film tabakası oluşturarak aşınmayı azaltmış; kriyojenik koşullar ise yüzey sıcaklığını düşürerek termal yıpranmayı sınırlamıştır. Bu etkinin en belirgin şekilde NMQLMix ve özellikle kNMQL1 ortamlarında gözlendiği belirlenmiştir. SEM görüntüleri, alüminit kaplamalı yüzeylerde plastik deformasyonun ve çatlak oluşumunun azaldığını doğrulamıştır. Artan yüke rağmen, alüminit kaplamalı numunelerde aşınma miktarındaki artış sınırlı kalmış ve bu durum, kaplamanın yük taşıma kapasitesine katkısını göstermiştir. Bu kapsamda çalışmanın temel hedefi, Inconel 601 alaşımının aşınma performansını hem yüzey kaplama hem de gelişmiş yağlama teknikleriyle optimize ederek endüstriyel uygulamalar için yüksek dayanımlı yüzey çözümleri geliştirmektir. Sonuç olarak, en başarılı tribolojik performans, kNMQL1 ortamında test edilen alüminit kaplamalı numunelerde elde edilmiş ve bu yapılandırmanın ileri mühendislik uygulamaları için önemli bir potansiyel taşıdığı sonucuna varılmıştır.
Özet (Çeviri)
In this study, surface modification and advanced lubrication technologies were simultaneously evaluated to improve the tribological performance of Inconel 601 superalloy, which possesses high-temperature and oxidation resistance. A portion of the specimens underwent pack aluminizing treatment, resulting in the formation of an aluminide coating layer composed of Fe-Al intermetallic compounds on their surfaces. This process enhanced surface hardness and provided chemical stability. The novelty of this study lies in the combined investigation of traditional Minimum Quantity Lubrication (MQL), nanoparticle-enhanced MQL (NMQL), and cryogenically assisted lubrication conditions. A total of seven different lubrication environments were prepared: dry, MQL, NMQL1 (nano-graphene), NMQL2 (nano-SiO₂), NMQLMix (graphene + SiO₂), kMQL, and kNMQL1 (cryogenically assisted nano-graphene-enhanced MQL). The viscosities of these environments were also analyzed. Both coated and uncoated specimens were subjected to wear tests using the ball-on-flat method under loads of 15 N, 25 N, and 35 N, with a sliding distance of 100 m and a constant speed of 50 mm/s. The obtained data were evaluated in terms of coefficient of friction, friction force, wear track, volume loss, and surface morphology. SEM analyses were used to examine surface damage in detail. The results revealed that the dry environment exhibited the poorest tribological performance, whereas the aluminide-coated specimens tested under the kNMQL1 condition demonstrated the highest wear resistance and the lowest coefficient of friction. In the dry condition, high friction values and significant surface damage were observed, while aluminide coating significantly reduced these effects. For instance, the average volume loss in uncoated specimens under dry conditions was 2.8 mm³, whereas this value decreased to 1.7 mm³ in coated specimens. Moreover, nanoparticles were found to form a protective film layer on the surface, reducing wear, while the cryogenic conditions lowered surface temperatures, limiting thermal degradation. This effect was particularly evident in the NMQLMix and especially the kNMQL1 environments. SEM images confirmed that the aluminide-coated surfaces exhibited less plastic deformation and crack formation. Despite increased loading, the wear increase remained limited in the coated specimens, indicating the contribution of the coating to load-bearing capacity. In this context, the main objective of the study is to optimize the wear performance of Inconel 601 alloy through surface coating and advanced lubrication techniques to develop highly durable surface solutions for industrial applications. As a result, the best tribological performance was achieved in aluminide-coated specimens tested under the kNMQL1 condition, and this configuration was concluded to have significant potential for advanced engineering applications.
Benzer Tezler
- Inconel 601 alaşımının kutu borlama işlemi ve farklı soğutma/yağlama ortamları ile tribolojik özelliklerinin iyileştirilmesi
Improvement of tribological properties of inconel 601 alloy with pack boronizing process and different cooling/lubrication environment
GONCA USLU
Doktora
Türkçe
2025
Makine MühendisliğiKarabük ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET ERDİ KORKMAZ
- Inconel 601 süper alaşımının %8 YSZ tozu ile termal bariyer kaplama sonrası korozyon ve termal şok dayanımlarının incelenmesi
Investigating the corrosion and thermal shock resistance of inconel 601 super alloy after thermal barrier coating with 8% YSZ powder
NİDA NUR ERDOĞAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Makine MühendisliğiKırıkkale ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AZİZ BARIŞ BAŞYİĞİT
- Sürdürülebilir imalat için ınconel x 750 süper alaşımının frezelenmesinde yenilikçi soğutma/yağlama tekniklerinin işleme performansı üzerindeki etkileri
Effects of innovative cooling/lubrication techniques on machining performance in the milling of inconel x-750 super alloy for sustainable manufacturing
ŞENOL ŞİRİN
Doktora
Türkçe
2020
Makine MühendisliğiDüzce ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TURGAY KIVAK
- The effect of post weld heat treatment on the mechanical properties of TIG welded inconel 718 alloy
Kaynak sonrası ısıl işlemin TIG ile kaynak yapılmış inconel 718 alaşımının mekanik özelliklerine etkisi
ECE CANAN KOŞMAZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN ÇİMENOĞLU
- İnconel 718 süper alaşımının alın frezeleme sonrası yüzey pürüzlülüğü ve sertliğinin incelenerek optimum parametrelerin belirlenmesi
Determination of optimum parameters by investigating the surface roughness and hardness of inconel 718 super alloy after face milling
AHMET UĞUR BATUK
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ADNAN DİKİCİOĞLU