The Production of Metal Matrix Composites with Different Alternative Binders and Mechanical Behaviors

---

Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2021

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: ESAD KAYA

Danışman: Mustafa Ulutan

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Günümüzde geniş bir kullanım alanına sahip olan WC takviyeli metal matrisli kompozitler (MMK) önemli mühendislik malzemelerindendir. Bu çalışmada, WC, Fe, Ni ve C tozları kullanılarak toz metalurjisi yöntemi ile metal matrisli kompozit malzemeler üretilmiştir. Deneysel çalışmaların birinci aşamasında tozlar homojen karıştırma işlemi yapıldıktan sonra, tek yönlü ve takiben soğuk izostatik olarak preslenmiş ve basınçsız argon ortamında sinterlenmişlerdir. Üretilen numunelerin mikroyapı (yoğunluk, faz) ve mekanik (sertlik, elastisite modülü, kırılma tokluğu) özellikleri deneysel olarak incelenmiştir. Yapılan çalışmada bağlayıcı faz olarak farklı oranlarda Fe ve Ni katkısının mikroyapı ve mekanik özelliklere olan etkisi araştırılmıştır. Fe ve Ni katkıları için kritik bir oranın olduğu ve tespit edilen miktarın üstünde katılmasının kırılma tokluğunu azalttığı tespit edilmiştir. Numunelerde en uygun Fe-Ni içeriğine sahip kimyasal bileşim, mikroyapı ve mekanik kıstaslara göre belirlenmiştir. Deneysel çalışmaların ikinci aşamasında en uygun kimyasal içeriğe sahip gruptan üretilen numunelere fiziksel buhar biriktirme yöntemi (PVD) ile TiN, TiAlN, CrAlN ve TiSiN kaplamaları uygulanmıştır. Yüzey özellikleri değiştirilen numunelerin mikroyapı (kalınlık, faz, yüzey pürüzlüğü ve topoğrafyası), mekanik (sertlik, elastisite modülü, plastisite indeksleri) ve tribolojik özellikleri (nano çizik ve aşınma testleri) deneysel olarak incelenmiştir. İnce film kaplamalarda herhangi çatlak veya süreksizlik tespit edilmemiştir. Yapılan çalışmalarda en yüksek ortalama yüzey pürüzlülüğü değerlerinin TiN kaplamada olduğu tespit edilmiştir. Üçlü nitrür kaplamaların, TiN kaplamaya göre daha üstün sertlik, elastisite modülü ve plastisite indeks değerlerine sahip olduğu saptanmıştır. Farklı derinliklerde yapılan nano çizik testlerinde üçlü nitrür kaplamalar sünek davranış gösterirken, TiN kaplamanın gevrek davranış gösterdiği tespit edilmiştir. Tüm kaplamalarda aşınma direnci alt taş malzemeye göre 1,87 ile 17,13 kat arasında arttırılmıştır. TiN kaplamaya göre üçlü nitrür kaplamalarda aşınma direnci 2,44 ile 9,13 kat arasında iyileşme göstermiştir. En yüksek sürtünme katsayısı alt taş malzemede gözlemlenmişken, en düşük sürtünme katsayısı TiSiN kaplamada tespit edilmiştir. TiSiN kaplamaların diğer kaplamalara göre üstün özellikler gösterdiği tespit edilmiştir.