CFUBMS-HiPIMS tekniği kullanılarak Ta/TaN çok tabakalı kompozit ince film sentezlenmesi: Yapısal-mekanik ve tribolojik özelliklerin araştırılması
Synthesis of Ta/TaN multilayer composite thin film using CFUBMS-HiPIMS technique: Investigation of structural-mechanical and tribological properties
Yazar: MUHAMMED ALPEREN POLAT
Danışman: PROF. DR. İHSAN EFEOĞLU
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Sanayileşmiş toplumlarda, makine ve biyolojik sistemlerin ömrünü uzatmak, motor ve cihazlarının verimini artırmak, mevcut olan yetersiz materyal kaynaklarını korumak, enerji tüketimini azaltmak ve güvenirliliği artırmak gibi nedenlerle sürtünme ve aşınma gibi tribolojik olayları kontrol altına almak büyük önem arz etmektedir. Tarihsel olarak tribolojistler, yukarıda bahsedilen tribolojik problemleri kontrol altına almak amacıyla malzeme türlerinde, üretim tekniklerinde ve yağlama teknikleri gibi alanlarda gelişmeler ve değişimler gerçekleştirmişlerdir. Malzeme yüzeylerinin birçok mühendislik elemanın içerisinde en önemli nokta olmasının bilinmesiyle birlikte, yüzey teknolojileri konusunda atılımlar gerçekleşmiş ve yüzey mühendisliği adıyla yeni bir disiplin ortaya çıkmıştır. Yüzey mühendisliği adı altında, yeni teknik ve teknolojiler kullanılmakta ve malzemede meydana gelen sürtünme, aşınma,  yorulma ve korozyon gibi hasarların birçoğu ortadan kaldırılmaya veya azaltılmaya çalışılmaktadır. Bu tekniklerin başında ise yüzey kaplama teknikleri gelmektedir. Bu çalışmada, Kapalı Alan Dengesiz Manyetik Alanda Sıçratma (CFUBMS) ve Yüksek Güç Darbeli Manyetik Alanda Sıçratma (HiPiMS) hibrit sistemi kullanılarak, 52100 taban malzeme yüzeylerine Ta/TaN çok tabakalı kompozit yapıda ince filmler biriktirilmiştir. Sentezlenen Ta/TaN çok tabakalı ince filmlerin yapısal-mekanik ve tribolojik özellikleri  incelenmiştir. Yapısal özelliklerin karakterizasyonunda Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM),  X-Işını Difraksiyonu (XRD) teknikleri, mekanik özelliklerin analizinde Mikro-sertlik, Çizik  testleri ve son olarak tribolojik özelliklerin karakterizasyonunda ise pin-on-disk aşınma testi kullanılmıştır.

Abstract:
In industrialized societies, it is of great importance to control tribological phenomena such as friction and wear, for reasons such as prolonging the life of machinery and biological systems, increasing the efficiency of motors and devices, protecting existing insufficient material resources, reducing energy consumption and increasing reliability. Historically, tribologists have made improvements and changes in material types, production techniques, and lubrication techniques to control the above-mentioned tribological problems. With the knowledge that material surfaces are the most important point among many engineering elements, breakthroughs have been made in surface technologies and a new discipline has emerged with the name of surface engineering. Under the name of surface engineering, new techniques and technologies are used and many of the damages such as friction, wear, fatigue and corrosion are tried to be eliminated or reduced. One of these techniques is surface coating techniques. In this study, Ta/TaN multilayer composite thin films were deposited on 52100 substrate substrates using a hybrid system of Closed Field Unbalanced Magnetic Field Sputtering (CFUBMS) and High Power Pulsed Magnetic Field Sputtering (HiPiMS). The structural-mechanical and tribological properties of the synthesized Ta/TaN multilayer thin films were investigated. Scanning Electron Microscopy (SEM), X-Ray Diffraction (XRD) techniques were used in the characterization of the structural properties, Micro-hardness and Scratch tests were used in the analysis of the mechanical properties, and finally, the pin-on-disc wear test was used in the characterization of the tribological properties.