Toz metalürjik ticari saflıkta titanyum alaşımının bilyalı dövme sonrası aşınma davranışının incelenmesi
Investigation of the wear behavior of powder metallurgical commercial pure titanium alloy after shot peening
Yazar: AYŞE ÖZTÜRK
Danışman: DOÇ. DR. EGEMEN AVCU
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Bilyalı dövme = Shot peening ; Titanyum alaşımları = Titanium alloys

Özet:
Tez çalışmasında toz metalürjik saf titanyum alaşımı numuneler, 33 – 45 μm boyutlarında
düzensiz morfolojide saf titanyum tozların, grafit kalıplar arasında 14 kN basınç altında
890 °C' de sinterlenmesiyle üretilmiştir. Bilyalı dövme işlemleri 5 bar püskürtme
basıncında, 600-1000 μm boyutunda paslanmaz çelik bilyalar kullanılarak
gerçekleştirilmiştir. Bilyalı dövülen numunelerin 3 boyutlu yüzey topografyası, alansal
pürüzlülük değerleri, tekstür yönleri, tekstür izotropisi ve yüzey morfolojileri temassız
optik profilometre ve taramalı elektron mikroskobu ile incelenmiş ve işlem görmemiş
referans yüzeyler ile karşılaştırılmıştır. Bilyalı dövülen yüzeylerin ortalama alansal
pürüzlülük değerleri 0,998 μm, maksimum tepe yüksekliği 5,177 μm ve çukur derinliği
5,874 μm olarak ölçülmüştür. Tekstür izotropi oranı %71,53 ve en fazla yönlenme
görülen açı 36° olarak belirlenmiştir. Bilyalı dövme sonrası yüzeylerde morfolojik
değişimlerin, aşırı plastik deformasyon sonucunda mikro-sürme ve mikro-kesme
mekanizmaları ile gerçekleştiği belirlenmiştir. Aşınma testleri 300 ve 600 metre
mesafede, 15 N yük altında ve karşıt yüzey olarak alümina bilyalar kullanılarak
gerçekleştirilmiştir. Bilyalı dövülen yüzeyler, işlem görmemiş yüzeylere kıyasla daha
düşük spesifik aşınma oranı göstermiştir. Her iki yüzeyde de mikro-sürme ve mikrokesme
mekanizmaları ile yüksek oranda adhezif aşınma davranışının hâkim olduğu
görülmüştür. Aşınma esnasında numune yüzeylerinde oksidasyon ve üç cisimli aşınma
mekanizmaları da tespit edilmiştir. Topografik incelemelerde aşınma izinin kenarlarında
görülen tepe oluşumu, aşınma esnasında adhezyon ile meydana gelen plastik
deformasyonu ortaya çıkarmıştır. Bilyalı dövülen ve referans numunelerde benzer aşınma
davranışı gözlendiği, ancak bilyalı dövülen numunelerde az miktarda da olsa daha iyi bir
aşınma direnci saptanmıştır. Bu sonuçlar, bilyalı dövmenin tribolojik şartlar altında
çalışan mühendislik alaşımlarında güvenli bir şekilde uygulanabilirliğini göstermektedir

Abstract:
The thesis investigation included the production of powder metallurgical pure titanium
alloy samples by the sintering of pure titanium powders with irregular morphology and
diameters ranging from 33 to 45 μm between graphite molds at a temperature of 890 °C
and 14 kN of pressure. Stainless steel shots ranging in size from 600 to 1000 μm were
shot-peened at 5 bar of pressure. Using a non-contact optical profilometer and a scanning
electron microscope, the 3D surface topography, areal roughness values, texture
orientations, texture isotropy, and surface morphologies of shot peened samples were
analyzed and compared with untreated reference surfaces. The shot peened surfaces had
an average areal roughness value of 0.998 μm, a maximum peak height of 5.177 μm, and
a pit depth of 5.874 μm. The angle with the maximum orientation was found to be 36°,
and the texture isotropy rate was found to be 71.53%. It has been shown that excessive
plastic deformation leads to micro-sliding and micro-cutting processes, which cause
morphological alterations on the surfaces after shot peening. Alumina balls were used as
counter surfaces and wear tests were conducted at 300 and 600-meters with a 15 N load.
In comparison to untreated surfaces, shot peened surfaces exhibited a decreased specific
wear rate. It was observed that both surfaces were dominated by micro-sliding and microcutting
mechanisms and highly adhesive wear behavior. Oxidation and three-body wear
mechanisms were also detected on the sample surfaces during wear. The plastic
deformation resulting from adhesion during wear was shown by the peak development
seen at the boundaries of the wear scar in topographic evaluations. The shot peened
samples showed slightly better wear resistance than the reference samples, but both
showed similar wear behavior. These findings show that shot peening may be safely used
to engineering alloys that are subjected to tribological conditions.