İnconel 738 alaşımının kutu sementasyonu ile alüminizasyonu ve kinetiğinin incelenmesi
Investigation of aluminizing and kinetics of inconel 738 alloy by pack cementation
- Tez No: 981698
- Danışmanlar: PROF. DR. GÖZDE FATMA ÇELEBİ EFE
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
İnconel 738, buhar ve gaz türbinleri, hava ve uzay araçları motorları ile savunma sanayisinde kullanılan roket parçalarının yüksek sıcaklığa maruz kalan kısımlarında kullanılmaktadır. Süper alaşımlardan imal edilen türbin kanatlarının, 700°C ve üzerindeki sıcaklıklarda yapısal ve termal deformasyon yaşamadan uzun süre hizmet vermesi beklenir. Bu noktada, nikel esaslı süper alaşımların yüzeylerine uygulanan alüminit kaplamalar; kararlı, sıkı, yapışkan ve sürekli bir Al₂O₃ tabakası oluşturarak yüksek sıcaklıkta oksidasyon direncini artırmakta ve yüzey dayanımını geliştirmektedir. Kutu sementasyon yöntemi ise çok yönlü ve ekonomik bir difüzyon prosesi olup, nikel bazlı süper alaşımların yüzeylerinde sert ve koruyucu alüminit kaplamalar elde etmek için kullanılmaktadır. Bu işlem, alaşımın aşınma, korozyon, oksidasyon direnci ile sertlik gibi özelliklerini iyileştirmektedir. Alüminyumca zengin bileşikler, oksitleyici ortamda kompakt ve koruyucu bir alümina (Al₂O₃) tabakası oluşturarak malzemenin yüksek sıcaklıktaki performansını artırır. Bu çalışmada, İnconel 738 alaşımı yüzeyine kutu sementasyon yöntemiyle alüminyumlama işlemi gerçekleştirilmiş ve oluşan kaplama tabakasının morfolojisi, mekanik özellikleri ile büyüme ve oksidasyon kinetiği incelenmiştir. Kutu sementasyon işlemi, 625°C, 650°C, 675°C ve 700°C sıcaklıklarında; 2, 4 ve 6 saatlik periyotlarda gerçekleştirilmiştir. Elde edilen kaplamalar, taramalı elektron mikroskobu (SEM), enerji dağılımlı X-ışını spektroskopisi (EDS) ve X-ışını difraksiyonu (XRD) ile analiz edilmiştir. Kaplama kalınlıklarının, işlem sıcaklığı ve süresine bağlı olarak arttığı; alüminit tabaka kalınlığı ile sertlik değerlerinin sırasıyla 6-68 μm kalınlık ve 390-1200 HV sertlik aralığında değiştiği tespit edilmiştir. Gerçekleştirilen mikro yapı, faz analizi ve yüzey karakterizasyonu sonuçları değerlendirildiğinde, 650 °C'de 4 saat süreyle alüminyumlanan numunenin optimum işlem koşulunu sağladığı tespit edilmiştir. 650°C'de 4 saat alüminyumlama uygulanmış ve mukayese için işlem görmemiş numunelerin oksidasyon dayanımlarını tespit edilmiştir. Bu amaçla numuneler 700°C, 800°C, ve 1000°C'de farklı süreler ile açık atmosferli fırında tutularak tartılmış ve ağırlıklarındaki değişimlerden faydalanılarak oksitlenme aktivasyon enerjisi hesaplanmıştır. Sonuçlar, kutu sementasyon yöntemi ile alüminit kaplanmış İnconel 738 numunesinin, kaplanmamış numuneye kıyasla yaklaşık 2.6 kat daha uzun süre oksidasyona karşı direnç göstereceğini ortaya koymuştur.
Özet (Çeviri)
Inconel 738 is widely used in components exposed to high temperatures such as steam and gas turbines, aerospace engines, and rocket parts in the defense industry. Turbine blades manufactured from superalloys are expected to operate for long periods at temperatures of 700 °C and above without experiencing structural and thermal deformation. At this point, aluminide coatings applied to the surfaces of nickel-based superalloys form a stable, dense, adherent, and continuous Al₂O₃ layer, thereby enhancing high-temperature oxidation resistance and improving surface durability. The pack cementation method is a versatile and economical diffusion process used to obtain hard and protective aluminide coatings on the surfaces of nickel-based superalloys. This process improves the properties of the alloy such as wear, corrosion, and oxidation resistance, as well as hardness. Aluminum-rich compounds form a compact and protective alumina (Al₂O₃) layer in oxidizing environments, which increases the high-temperature performance of the material. In this study, aluminizing of the Inconel 738 alloy surface was carried out using the pack cementation method, and the morphology, mechanical properties, growth, and oxidation kinetics of the resulting coating layer were investigated. The pack cementation process was conducted at temperatures of 625°C, 650°C, 675°C, and 700°C for durations of 2, 4, and 6 hours. The obtained coatings were analyzed using scanning electron microscopy (SEM), energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS), and X-ray diffraction (XRD). It was determined that coating thickness increased with process temperature and duration, and that the aluminide layer thickness and hardness values varied between 6–68 μm and 390–1200 HV, respectively. Based on the results of microstructural, phase, and surface characterization analyses, the sample aluminized at 650°C for 4 hours was identified as having the optimum process parameters. The oxidation resistance of the sample aluminized at 650°C for 4 hours and an untreated reference sample were compared. For this purpose, the samples were kept in an open-air furnace at 700°C, 800°C, and 1000°C for different durations, and their weight changes were measured to calculate the oxidation activation energy. The results revealed that the aluminide-coated Inconel 738 sample prepared by the pack cementation method exhibited approximately 2.6 times greater resistance to oxidation compared to the uncoated sample.
Benzer Tezler
- Effect of coating material on high temperature oxidation of inconel 738LC superalloy
Kaplama malzemesinin ınconel 738LC süperalaşımının yüksek sıcaklıkta oksidasyon davranışına etkileri
SİMGE AVCI
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Metalurji Mühendisliğiİzmir Katip Çelebi ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ONUR ERTUĞRUL
- Inconel 718 süper alaşımının nitrürlenmesi
Nitriding of inconel 718 superalloy
TUNCAY TURAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN ÇİMENOĞLU
- Inconel 718 nikel bazlı süper alaşımın sonlu elemanlar yöntemi ile kaynak hasarının incelenmesi
Welding damage analysis of inconel 718 nickel based super alloy by finite element method
DİNÇER SARAÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Makine Mühendisliğiİstanbul Üniversitesi-CerrahpaşaMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖZDOĞAN KARAÇALI
- Investigation of the effect of dwell period in load controlled fatigue tests of inconel 718 superalloy
Inconel 718 süperalaşımının yük kontrollü yorulma deneyinde bekleme süresinin etkisinin incelenmesi
NUMAN BERAT YONDU
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT BAYDOĞAN
- Bir gaz türbininin çalışma şartlarındaki kanat tabii frekansının ve uygun nozul sayısının tayini
Define of blade natural frequency and proper nozzle number of a gas turbine in working conditions
MERT UĞUR
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Makine MühendisliğiBursa Uludağ ÜniversitesiMakine Ana Bilim Dalı
PROF. OSMAN KOPMAZ