AZ91 magnezyum alaşımının aşınma davranışının farklı malzemelerle deneysel karşılaştırılması ve üzerine yapılan ark PVD kaplamaların korozyon dayanımına etkisi
Comparing the wear behaviour of magnesium alloy to different materials and investigation effect of arc PVD coating onto AZ91 magnesium alloy on corrosion strenght
Yazar: EMRE AYKAN
Danışman: PROF. DR. BEKİR YALÇIN
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Bu yüksek lisans tez çalışmasında, AZ 91 magnezyum (Mg) alaşımının aşınma dayanımı, cam takviyeli plakalı Epoksi kompoziti ve Etial 150 alüminyum (Al) alaşımının aşınma dayanımları deneysel olarak karşılaştırılmıştır. Yapılan literatür araştırmasından sonra magnezyum alaşımının korozyon dayanımının düşük olduğu görülmüş ve bu alaşımın üzerine TiN, AlTiN ve ZrN seramik film kaplamaların korozyon dayanımına etkisi deneysel olarak belirlenmeye çalışılmıştır. Bu bağlamda, çalışma üç aşamadan oluşmaktadır. İlk aşamada, basınçlı döküm yöntemiyle üretilen AZ91 Mg alaşımı yüzeyine, "Katodik Ark Fiziksel Buhar Biriktirme (Ark PVD)" yöntemiyle farklı bias voltajı, tutma süresi ve tutma sıcaklığı kaplama parametreleri uygulanarak TiN, AlTiN ve ZrN kaplama yapılmıştır. Yüzeye kaplanan ince film tabakasının yapısal karakterizasyonu ile korozyon özellikleri incelenmiştir. İkinci aşamada, AZ91 Mg alaşımına uygulanan TiN, AlTiN ve ZrN seramik film kaplamaların aşınma dayanımına etkisinin olmadığı ve bu kaplamaların daha çok AZ91 Mg alaşımının korozyon dayanımını ciddi bir şekilde arttırdığı görülmüştür. Yapılan korozyon deneylerinde, TiN kaplı AZ91 Mg alaşımının en yüksek korozyon dayanımına sahip olduğu, sırasıyla AlTiN kaplama ve ZrN kaplamanın takip ettiği görülmüştür. Üçüncü aşamada; kaplamasız haldeki AZ91 Mg alaşımının, Etial 150 Al alaşımı ve FR-4 cam takviyeli Epoksi kompozitinin tribolojik özellikleri 60 HRC sertliğe sahip çelik bilya kullanılarak lineer karşıt hareketli aşınma deneyleri ile kuru şartlarda incelenmiştir. Sonuçta, sürtünme katsayısı, sürtünme kuvvetleri ve aşınma izi boyutları ile birlikte yüzey morfolojileri elde edilmiş ve FR-4 cam takviyeli Epoksi kompozitinin diğer malzemelere göre daha iyi tribolojik özelliklere sahip olduğu görülmüştür. Ayrıca, serbest amosfer ortamında oksidasyona uğramış MgO'lu AZ91 Mg alaşımının tribolojik karakteristiğinin, FR-4 cam takviyeli Epoksi kompozite yakın olduğu ve Etial 150 Al alaşımında da en yüksek sürtünme katsayısı ve kütle kaybı görülmüştür.

Abstract:
In this master science thesis study, the wear strenght of AZ91 magnesium (Mg) alloy, glass-fiber Epoxy composite and Etial 150 aluminum (Al) alloy compared experimentally. After doing literature surveys, the weak corrosion resistance of AZ91 Mg alloys are shown so that the effect of TiN, AlTiN and ZrN hard ceramic film layers to corrosion resistance were experimentally obtained. In this context, this study consists three step. Firstly, TiN, AlTiN and ZrN coatings are coated by using, "Cathodic Arc Evaporation Phisical Vapour Deposition (Arc PVD)" with different bias voltage and deposition time coating parameters onto AZ91 magnesium alloy which has fabricated with high pressure die casting methode. Characterization of thin film layer and corrosion features were investigated. Secondly, none wear resistance contribution was observed of TiN, AlTiN and ZrN hard ceramic film layers to AZ91 magnesium alloy but it was observed that TiN, AlTiN and ZrN hard ceramic film layers dramatically increased corrosion resistance of AZ91 magnesium. According to corrosion experiment results, TiN coated AZ91 magnesium alloy showed the highest corrosion resistance, AlTiN and ZrN coatings followed this situation,  respectively. Thirdly, the tribological features of uncoated AZ91 magnesium alloy, Etial 150 aluminum and glass-fiber Epoxy composite were investigated under reciprocating wear test condition by using steel ball which has 60 HRC hardness. For wear experiments results, coefficient of friction, wear track depth, wear track width, wear track area and surface morphology were assessed. ıt has been observed that FR-4 glass-fiber epoxy composite showed better tribological performance when compared to the those of othre materials. Besides, MgO layered AZ91 Mg alloy by oxidized under outside atmosphere in terms, has showed smiliar tribological characteristic with FR-4 glass-fiber Epoxy composite. Etial 150 aluminum alloy has showed highest coefficient of friction and wear loss.