AZ91-magnezyum alaşımı üzerine plazma elektrolitik oksidasyon yöntemi (PEO) ile büyütülmüş kompozit kaplamaların aşınma davranışlarının incelenmesi
Investigation of wear behaviors of composite coatings deposi̇ted on AZ91-magnezyum alloy with plasma electrolytic oxidation technique (PEO)
Yazar: RIDVAN KÜÇÜKOSMAN
Danışman: PROF. DR. YAŞAR TOTİK
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Konstrüksiyon ve İmalat Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Magnezyum ve alaşımlarının sahip oldukları spesifik düşük yoğunluk ve yüksek mukavemet oranı nedeniyle, son yıllarda mühendislik uygulamalarındaki kullanımı giderek artmaktadır. Ancak aşınma ve korozyon dirençlerinin düşük olması kullanımlarını sınırlandırmaktadır. Magnezyum ve alaşımlarının bu davranışları yüksek kimyasal reaktivitelerine ve yüzeyleri üzerindeki kararsız pasif oksit tabakasına bağlanmaktadır. Günümüzde birçok yüzey modifikasyon tekniğiyle magnezyum ve alaşımlarının aşınma ve korozyon davranışları gibi yüzey özellikleri iyileştirilebilmektedir. Bu alaşımların yüzey özelliklerini geliştirmek için kullanılan tekniklerden biri de son yıllarda kullanılmaya başlayan plazma elektrolitik oksidasyon (PEO) yöntemidir. Bu yöntem ile magnezyum ve alaşımları üzerine yük taşıma kabiliyeti, adhezyonu yüksek, uniform ve kendi kendini yağlayabilme özelliğine sahip tek tabakalı ve kompozit kaplamalar büyütülebilmektedir. 

Bu çalışmada; AZ91-Magnezyum alaşımının aşınma direncinin ve yüzey özelliklerinin geliştirilmesi için plazma elektrolitik oksidasyon (PEO) tekniği kullanılarak grafit ve grafen oksit katkılı kompozit kaplamalar büyütülmüştür. Kompozit kaplamaların büyütülmesinde kaplama parametreleri olarak, farklı boyutlara sahip grafit ve sentezlenen grafen oksit katı yağlayıcı tozları kullanılmıştır. Farklı boyut ve tür katı yağlayıcı katkıları kullanılarak plazma elektrolitik oksidasyon (PEO) ile büyütülen kaplamaların aşınma davranışı ve yapısal incelemeleri için Pin-On Disk aşınma, XRD ve SEM teknikleri kullanılmıştır. AZ91-Magnezyum alaşımının üzerine büyütülen grafit ve grafen oksit katkılı kompozit kaplamaların aşınma davranışı üzerinde etkili olduğu ve aşınma özelliklerini önemli derecede geliştirdiği tespit edilmiştir. Grafit ve sentezlenen grafen oksit tozlarının boyutlarının aşınma davranışı üzerinde etkili olduğu 5-10 µm grafit katkısı ve 5-10 µm boyutunda sentezlenen grafen oksit katkısı kullanılarak kaplanan numunelerde en iyi aşınma özellikleri elde edilmiştir. 
Ayrıca yapılan uygulamayla karbon esaslı nano malzemelerin son üyelerinden olan grafen oksitin umut vadeden bir katı yağlayıcı olduğu ortaya koyulmuştur.

Abstract:
Magnesium and its alloys have been increasing the use of engineering applications in recent years due to the combination of specific low density and high strength ratio. However, its low wear and corrosion resistance limits its use. This behavior of magnesium and its alloys is attributed to its high chemical reactivity and its unstable passive oxide layer on its surfaces. Nowadays, with many surface modification techniques, wear and corrosion behavior of magnesium and its alloys can be regulated. One of the techniques used to improve the surface properties of these alloys is the plasma electrolytic oxidation (PEO) method that has been used in recent years. This method enables the growth of monolayer and composite coatings with high load-bearing capability, high adhesion, uniform and self-lubricating properties on magnesium and its alloys.
In this study; graphite and graphene oxide added composite coatings were prepared by using PEO technique in order to improve the wear resistance and surface properties of AZ91-Mg alloy. Graphite and synthesized graphene oxide solid lubricant powders of different sizes were used as coating parameters in the growth of composite coatings. Pin-On Disc, XRD and SEM techniques were used for the wear behavior and structural investigation of coatings grown by plasma electrolytic oxidation (PEO) using solid lubricant additives of different sizes and types. It has been found that graphite and graphene oxide doped composite coatings grown on the AZ91-Magnesium alloy are effective on the wear behavior and significantly improve the wear properties. The best wear properties were obtained in the samples coated by using graphite additive of 5-10 µm dimension and graphene oxide additive synthesized in the same dimension, where the dimensions of graphite and synthesized graphene oxide powders were effective on the wear behavior.
In addition, this study showed that graphene oxide, one of the most recent members of carbon based nano materials, is a promising solid lubricant.