Yeni nesil Al-Ni alaşımlarının üretimi, PEO yöntemiyle kaplanması ve karakterizasyonu
Production, PEO coating and characterisation of the new generation Al-Ni alloys
Yazar: KRAL ALİ COŞAN
Danışman: PROF. DR. YÜCEL GENÇER
Gebze Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında ikili Al-Ni alaşımının üretimi, PEO yöntemi ile kaplanması ve Ni miktarına bağlı olarak kaplama prosesi ve kaplamaların özellikleri üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Saf alüminyuma ilave olarak at. % 1, 3, 5 ve 7 Ni içeren ikili Al-Ni alaşımları sırasıyla ark ve indüksiyon ergitme yöntemleriyle kontrollü atmosfer altında hazırlanmıştır. Hazırlanan alaşımlar OM, XRD, SEM, SEM-EDS ve Vickers mikrosertlik yöntemleriyle karakterize edilmiştir. Elde edilen alaşımların Al ve Al3Ni fazlarından oluştuğu ve faz diyagramıyla uyum içerisinde olduğu görülmüştür. Mikroyapıların tipik çubuk benzeri ötektik morfolojiden oluştuğu, Ni miktarının artmasıyla çubuk benzeri yapının kabalaştığı tespit edilmiştir. Al3Ni intermetaliğinin mikrosertliği 790 ± 52 HV olarak belirlenmiştir. Numuneler 10 g/l Na2SiO3.5H2O ve 2 g/l KOH içeren 10 litre elektrolitik solüsyon içerisinde sabit elektriksel şartlarda 45 dk. süreyle PEO yöntemiyle kaplanmıştır. Elde edilen kaplamaların tamamında γ-Al2O3 fazı bulunurken, ilave olarak saf alüminyum ve Al-1Ni numunelerinin kaplamalarında α-Al2O3 oluşmuştur. Maksimum mikrosertlik değeri, Al-1Ni numunesi üzerinde elde edilen kaplamadan 2259 ± 98 HV olarak ölçülmüştür. İnce çubuk benzeri ötektik yapıya bağlı olarak kaplama kalınlığı saf alüminyum hariç diğer alaşımlarda kenardan merkeze doğru azalmıştır. Bu kenar etkisi en fazla Al-3Ni numunesinde görülmüştür. Oluşan etkiyi anlamak amacıyla bu spesifik alaşım (Al-3Ni) 620 oC'de 168 saat ısıl işleme tabi tutulmuştur. Isıl işlem sonucunda yapıda bulunan çubuk benzeri ötektik yapıdaki Al3Ni fazlarının kabalaşmasıyla kenar etkisinin azaldığı görülmüş ve kaplamada α-Al2O3 fazı saptanmıştır.

Abstract:
In this study, the production of binary Al-Ni alloys and the effect of the nickel addition on the plasma electrolytic oxidation (PEO) behavior of pure aluminum were investigated. Firstly, binary Al-Ni alloys containing 1, 3, 5, and 7 at. % nickel were prepared by arc and induction melting methods under a controlled atmosphere. These prepared alloys and coatings were characterized by X-ray diffraction (XRD), optic microscope (OM), scanning electron microscope-energy dispersive spectroscopy (SEM-EDS), and Vickers microhardness methods. It was observed that these alloys consisted of aluminum and Al3Ni phases and good correlation with the phase diagram. Eutectic has typical rod-like morphology, and this rod-like structure becomes coarser with increasing nickel amount. The hardness of Al3Ni intermetallics was measured as 790 ± 52 HV. Samples were coated by PEO method under constant electrical parameters for 45 min in a 10 liter electrolyte containing 10 g/l Na2SiO3.5H2O and 2 g/l KOH. All coatings contained γ-Al2O3 phase while additionally α-Al2O3 phase formed on the coatings of pure Al and Al-1Ni. Maximum hardness was obtained on Al-1Ni with a value of 2259 ± 98 HV. Depending on the thin rod-like eutectic structure, the coating thickness decreased from the edge to the center in all alloys except pure aluminum. This edge effect was observed mostly in the alloy Al-3Ni. To understand that effect, this specific alloy (Al-3Ni) was heat-treated for 168 h at 620 oC. As a result of the heat treatment, it was observed that the edge effect decreased with the coarsening of the rod-like eutectic Al3Ni phases in the structure and additionally α-Al2O3 phase was determined on the coating.