Nitrür seramik kaplamaların yüksek sıcaklıklarda oksidasyon davranışlarının incelenmesi
The investigation of high temperature oxidation behavior of nitride hard coatings
Yazar: KADRİ VEFA EZİRMİK
Danışman: DOÇ.DR. İHSAN EFEOĞLU
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2000
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Nitrür = Nitride ; Oksitlenme = Oxidation ; Seramik kaplama = Ceramic coating ; Yüksek sıcaklık = High temperature

Özet:
ÖZET Modern teknolojinin ihtiyaç duyduğu temel maddelerin önemli bir bölümünü oluşturan metal ve alaşımlar, çeşitli dış etmenlerin etkin olduğu ortamlarda kullanılmaktadırlar. Metal yüzeylerinin dış ortamdan korunması veya kullanım alanına göre maruz kaldığı sürtünme ve aşınmaları ortadan kaldırmak veya minimuma indirmek amacıyla çeşitli yüzey işlemlerine ihtiyaç duyulmaktadır. Son yıllarda, geçmişte kullanılan klasik yüzey işlemlerinden çok üstün özellikler sağlayan, sertlik, aşınma, yorulma ve korozyon dayanımları normal malzemelerden daha fazla olan kaplama proseslerinin kullanım alanları giderek genişlemektedir. Yeni kaplama tekniklerinden olan PVD (Physical Vapor Deposition) tekniği kullanılarak çeşitli nitrür seramik filmlerle (TİN, TLA1N) kaplanmış M2 takım çeliğinin yüksek sıcaklıklardaki oksidasyon davranışı, sıcaklığın ve zamanın bir fonksiyonu olarak incelenmiştir. Seramik filmler 550-600-650-700-750-800-850-900-950C sıcaklıklarda ve 15-30 dakika, 1 saat,3 saat,5 saat gibi zaman periyotlarında sabit debili kuru oksijen atmosferi altında oksidasyona tabi tutulmuşlardır. Oksidasyon işlemi sonrası oluşan yapının sertliği mikrosertlik cihazı kullanılarak ve yapısal değişimler X-Işınlan Difraktometre (XRD) cihazı kullanılarak incelenmiştir. Yapılan incelemeler sonucunda artan sıcaklık ve zamanla TİN ve TiAIN kaplamaların sertlik değerlerinin düştüğü, oksitlenme miktarının ise arttığı gözlemlenmiştir. TiAIN kaplamaların TİN kaplamalara nispetle çok daha iyi oksidasyon direncine sahip olduğu gözlenmiştir. Buna, oksidasyon sırasında TiAIN kaplamanın yüzeyinde oluşan kararlı ve koruyucu AI2O3 tabakasının neden olduğu düşünülmektedir.

Abstract:
SUMMARY The metals and alloys, which including significant part of the main substances that modern technology needs, are used in the environments that a various of external factors are effective. To protect the surfaces of metal and metal alloys from the environment and overcome the friction and wear to which subject according to the usage place to minimized them, a variety of the surface treatments are required. Recently, the use of surface coating processes which provide much more advanced properties than the classic surface treatments, have a few times as hardness, wear, fatique and corrosion resistance as the processes used in past extends gradually. The high temperature oxidation behavior of various nitrides ceramic thin films (e.g. TiN and TiADSf) coated on M2 substrate by using PVD technique which is one of the new deposition processes, is examined as a function of temperature and time. The thin films, treated to oxidation under dry oxygen atmosphere with constant flow rate at 550-600-650-700-750-800-850-900-950°C temperatures respectively and at periods of 15-30 minutes, lh, 3h, 5h for each temperature values. After oxidation process, the microhardness of structure are measured by microhardness tester and the structural changes are examined by X-Ray Diffractometer (XRD) tools. As a conclusion, it is was found out that Vickers microhardness values decreased and oxidation amount of films increased when the temperature and time increased. TiAIN films showed superior oxidation resistance than TiN films. The reason of this phenomenon is thought that formation of protective AI2O3 layer.