Pvd tekniği kullanılarak farklı seramik malzemelerle kaplanmış segmanların aşınma davranışlarının incelenmesi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Ondokuz Mayıs Üniversitesi, Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Anabilim Dalı, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2021
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: DİLEKNUR EVRENSEL
Danışman: Sevim Alışır
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:İçten yanmalı motorlarda farklı makine elemanları arasındaki sürtünen yüzeyler performans kaybına, zamanla meydana gelen aşınmalar ise motor ömrünün azalmasına neden olmaktadır. Sürtünmenin fazla olduğu durumda, motorlu taşıtın yüksek performans sergileyebilmesi için daha fazla yakıt tüketmesi gerekmektedir. Bu da zararlı egzoz gazlarının doğaya salınımını artırmaktadır. Makine elemanlarından özellikle piston segmanları, sürtünme kayıplarının yaklaşık %50'sini oluşturmaktadır. Segmanlar kullanım sürecinde, yüksek sıcaklıklara ve mekanik sürtünmeye maruz kalmaktadır. Bundan dolayı aşınmaya karşı oldukça yatkın parçalardır. Segman çeşitleri içerisinde tepe segmanı gerek yanma odasına yakınlığından gerek bulunduğu bölgeye taşınan yağ miktarının sınırlı olmasından dolayı diğer segmanlara göre daha fazla aşınmaktadır. Motorda segman aşınması olması halinde birçok çevresel ve ekonomik istenmeyen sorunları beraberinde getirecektir. Bu sorunların önüne geçmek için en etkili yöntem yüzey kaplama işlemidir. Bu çalışmada, tepe segmanlarının yüzey iyileştirilmesinin yapılması ve uygulanan seramik kaplamaların aşınma davranışlarının tespit edilmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla katodik ark fiziksel buhar biriktirme (PVD) tekniği kullanılarak dökme demirden üretilmiş piston tepe segmanlarının yüzeyleri TiAlCN, AlCrN, tek ve çok katlı TiAlN seramik filmler ile kaplanmıştır. Seramik kaplamaların yapısal karakterizasyonu için X-ışını difraktometresi (XRD) ve Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM/EDX) kullanılmıştır. Ayrıca kaplamaların mikro-sertlikleri belirlenmiştir. Numunelerin tribolojik özellikleri, 10 N yük altında, 0,18 m/s kayma hızında, ileri-geri (Reciprocating) aşınma testi ile belirlenmiştir. Tribolojik test sonuçlarına göre kaplanmış segmanların sürtünme katsayılarının kaplamasız numuneye kıyasla azaldığı ve en düşük sürtünme katsayısı değerini TiAlCN (µ=0,21) kaplı numunede olduğu tespit edilmiştir. TiAlCN kaplı numunede, kaplamasız numuneye kıyasla, aşınma kaybında yaklaşık %97 oranında azalma olduğu belirlenmiştir. Ayrıca çalışmada tek ve çok katlı TiAlN kaplamalar hazırlanarak, kaplama kalınlığının tribolojik özelliklere etkisi incelenmiştir. Çok katlı TiAlN kaplamada artan katman sayısına bağlı olarak sertliğin arttığı, aşınma kayıplarının ve sürtünme katsayısının azaldığı gözlenmiştir. Aşınan yüzeylerden alınan SEM ve EDX verileri sonucunda sürtünme esnasında metal oksit bileşiklerinin oluştuğu tespit edilmiş ve oluşan bu bileşiklerin aşınma mekanizması üzerinde etkili olduğu belirlenmiştir. Seramik yüzeylerde oluşan koruyucu oksit tabakasının bozularak yüzeyden ayrılmadığı sürece taban malzeme yüzeyini koruduğu sonucuna ulaşılmıştır.