Farklı yüzey pürüzlülüklerine sahip titanyumun (grade-2) termal oksidasyon sonrası korozyon ve aşınma direncinin incelenmesi
Investigation of corrosion and wear resistance of titanium having different surface roughnesses after thermal oxidation
Yazar: EBRU EMİNE DEMİRCİ
Danışman: DOÇ. DR. YAŞAR TOTİK
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2008
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Aşınma dayanımı = Wear resistance ; Korozyon = Corrosion ; Termik oksidasyon = Thermal oxidation ; Titanyum = Titanium

Özet:
Titanyum ve titanyum alaşımları düşük yoğunluk, yüksek mukavemet, yüksek korozyon direnci gibi özellikleri bir arada bulundurması nedeniyle geniş bir çalışma alanına sahiptir. Titanyumun sunduğu bu başarılı mekanik ve korozyon özelliklerine rağmen kullanımları sahip oldukları zayıf sürtünme, aşınma ve agresif ortamlardaki zayıf korozyon özellikleri nedeniyle sınırlanmaktadır. Bu olumsuz etkileri azaltmak için Titanyum alaşımlarına farklı yüzey işlemleri uygulanmaktadır. Bu amaçla farklı yüzey pürüzlülüğüne sahip Titanyuma termal oksitleme işlemi uygulanmıştır.Oksitleme işleminden önce farklı yüzey pürüzlülüğüne sahip (Ra=0,1 µm, Ra=0,3 µm ve Ra=0,6 µm) numuneler elde etmek için değişik mesh ölçülerine sahip SiC zımparalar kullanılmıştır. Farklı yüzey pürüzlülüğüne sahip bu numuneler 550 ºC, 750 ºC ve 850 ºC de 8 saat fırın ortamında 3 m³/h sabit debide oksijen verilerek oksitleme işlemine tabi tutulmuştur. Oksitlenen numunelerin mekanik, yapısal ve tribolojik özelliklerini karakterize etmek için; XRD, SEM, optik mikroskop, mikrosertlik ve pin-on-disk aşınma cihazı kullanılmıştır. Yapılan çalışmalar sonunda yüzeyde kararlı bir oksit tabakasının oluştuğu ve oksitleme işleminden önceki taban malzemesinin pürüzlülüğünün, oksitleme işleminden sonraki pürüzlülük değerleri üzerinde etkili olduğu gözlenmiştir. Ayrıca oksitlenme sıcaklığı arttıkça pürüzlülük değerlerininde arttığı tespit edilmiştir. Termal oksitleme sonucu oluşturulan oksit tabakasının sürtünme katsayısını azalttığı ve taban malzemelerin pürüzlülüğününde aşınma davranışı üzerinde etkili olduğu görülmüştür. Ayrıca oksitleme işleminin numunelerin korozyon davranışları üzerinde etkili olduğu ve 850 ºC de oksitlenen numunelerde en iyi korozyon davranışı elde edilmiştir. Numunelerin korozyon davranışları üzerinde yüzey pürüzlülüğünün de etkili olduğu ve en iyi korozyon davranışının en düşük yüzey pürüzlülüğüne sahip numunelerde meydana geldiği gözlenmiştir.

Abstract:
Titanium and its compounds posses widely studying area due to the special properties such as a low density, high strength and high corrosion. Although it has good mechanic and corrosion properties, their use is limited because of weak friction and wear, low corrosion in aggressive media. In order to lower these unwanted effects, Titanium alloys have been suffered to different surface processes. For this reason, thermal oxidation process was applied in Titanium having a different surface roughness.Before the oxidation process, different mesh size SiC sand paperes were used in order to obtain samples having a different surface roughness (Ra=0,1 µm, Ra=0,3 µm ve Ra=0,6 µm). These samples were suffered to oxidation process 8 hours at 550 ºC, 750 ºC ve 850 ºC in constant 3 m³/h flow rate of oxygen. In order to characterize the mechanic, structural and tribological properties, XRD, SEM, optic microscop, microstrength and pin-on-disk wear device systems were applied. It has been observed that the formation of stable oxide layer onto the surface and substrate roughness before oxidation is effective the surface roughness value of the samples after oxidized. Also increasing oxidation temperatures result in an increase of the roughness value. Also, it has been revealed that the oxide layer produce by the thermal oxidation process decreased the friction constant and the substrate roughness effect on the wear properties was observed. In addition the thermal oxidation process effects on the corrosion properties of the samples have been determined and the best corrosion properties were obtained in the samples oxidized at 850 ºC. The surface roughness effect on the corrosion properties of the samples have been observed and the best corrosion behavior comes out the samples having the lowest surface roughness.