Titanyum alaşımlarının yüzeyinin buhar çöktürme yöntemi (PVD) ile kaplanması ve kaplamaların metalurjik, mekanik, aşınma, korozyon ve yüzey özelliklerinin incelenmesi
Coating the surface of titanium alloys using vapor deposition method (PVD) and investigation of metallurgical, mechanical, wear, corrosion and surface properties
Yazar: AHMED QAYS JABBAR AL-RUBAYE
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ HAKAN ADA
Kastamonu Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Dolgu malzemeleri = Filling materilas ; Hafif metal malzemeler = Light metal materials ; Kaplama malzemeleri = Coating materials ; Karışık malzeme = Mixed material ; Katkı malzemeleri = Addition materials ; Kompozit malzemeler = Composite materials ; Metalik malzemeler = Metallic materials ; Yüzey kaplama malzemeleri = Surface coating materials ; Yüzey malzemeleri = Surface materials

Özet:
Bu çalışmada, titanyum alaşımlarının PVD (Fiziksel Buhar Biriktirme) yöntemiyle kaplanması hedeflenmektedir. Titanyum alaşımları düşük yoğunluk ve yüksek mekanik özelliklere sahip olması nedeniyle havacılık sektöründe yoğunlukla tercih edilen malzemelerdendir. Ayrıca deniz ortamındaki mükemmel korozyon direnci nedeniyle dalgıç ve deniz ekipmanlarında da yoğunlukla tercih edilmektedir. Sahip olduğu yüksek biyouyumluluk ve korozyon direnci nedeniyle biyomedikal malzeme sektörünün temel bileşeni olarak özellikle implant malzemesi olarak da kullanılmaktadır. Bununla birlikte, titanyum alaşımı zayıf aşınma direncine sahiptir, bu nedenle birçok uygulamada kullanılmadan önce yüzey işlemi gereklidir. Bu bakımdan kaplama uygulanmış titanyum alaşımlarının daha yüksek aşınma ve korozyon dirençleri sergilemesi beklenmektedir. Bu tez çalışmasında; ana malzeme olarak Ti6Al4V alaşımının kullanıldığı numunelere fiziksel buhar çöktürme (PVD)
yöntemiyle, iki farklı kaplama kalınlığında TiAlN, AlCrN, TiSiN ve TiN kaplama işlemleri uygulanmış ve kaplanmış numunelerin mekanik, metalürjik, fiziksel ve kimyasal özellikleri belirlenmeye çalışılmıştır. Numunelerin mekanik özelliklerinin belirlenmesi safhasında numunelere sertlik ve aşınma testleri uygulanmıştır. Metalurjik incelemeler kapsamında ise numunelere; X-ışını kırınımı (XRD), enerji dağıtıcı x-ışını spektroskopisi (EDS), taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve optik mikroskop analizleri gerçekleştirilmiştir. Numunelerin kaplama kalınlığını ve yüzey pürüzlülüğünü tayin etmek için profilometre analizi gerçekleştirilmiştir. Ayrıca numunelerin korozyon direncini tespit etmek için, numuneler korozyon testlerine tabi tutulmuştur.

ANAHTAR KELİMELER: PVD, Aşınma, Korozyon, Titanyum

Abstract:
In this study, it is aimed to coat titanium alloys with PVD (Physical Vapor Deposition) method. Titanium alloys are among the most preferred materials in the aviation industry due to their low density and high mechanical properties. In addition, due to its excellent corrosion resistance in the marine environment, it is highly preferred in divers and marine equipment. Due to its high biocompatibility and corrosion resistance, it is also used as a basic component of the biomedical material sector, especially as an implant material. However, titanium alloy has poor wear resistance, so surface treatment is required before it can be used in many applications. In this regard, coated titanium alloys are expected to exhibit higher wear and corrosion resistance. In this thesis study; TiAlN, AlCrN, TiSiN and TiN coating processes in two different coating thicknesses were applied to the samples using Ti6Al4V alloy as the main material, and the mechanical, metallurgical, physical and chemical properties of the coated samples were tried to be determined. During the determination of the mechanical properties of the samples, hardness and abrasion tests were applied to the samples. Within the scope of metallurgical investigations; X-ray diffraction (XRD), energy dispersive x-ray spectroscopy
(EDS), scanning electron microscope (SEM) and optical microscope analyzes were performed. Profilometer analysis was performed to determine the coating thickness and surface roughness of the samples. In addition, the samples were subjected to corrosion tests to determine the corrosion resistance of the samples.

KEYWORDS: PVD, Wear, Corrosion, Titanium