Toz metalurjisi ile üretilen TZM alaşımlarının karakterizasyonu ve aşınma performansının incelenmesi
An investigation of characterization and wear performance of TZM alloys produced by powder metallurgy
Yazar: HAKTAN SIRALI
Danışman: PROF. DR. DURSUN ÖZYÜREK
Karabük Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Bu çalışmada, farklı miktarlarda titanyum (Ti) ve zirkonyum (Zr) oranı kullanılarak toz metalurjisi (TM) yöntemiyle üretilmiş TZM (Titanyum-Zirkonyum-Molibden) alaşımının karakterizasyonu ve aşınma davranışları üzerine etkisi incelenmiştir. Farklı miktarlarda Ti ve Zr kullanılan TZM alaşımı 120 dak mekanik öğütülmüştür. Mekanik alaşımlama cihazında öğütme elemanı olarak 8 mm çapında çelik bilye, 400 rpm devir, 10:1 bilye-toz oranı ve işlem kontrol kimyasalı olarak %2 steraik asit kullanılmıştır. Mekanik alaşımlama işleminin ardından üretilen alaşım tozları 700 Mpa basınçla ön şekillendirilmiştir. Ön şekillendirilen numuneler 1300 °C sıcaklıkta 4 saat boyunca vakum altında sinterlenmiş ve fırın içerisinde oda sıcaklığına kadar soğutulmuştur. Üretilen numuneler mikro yapı, taramalı elektron mikroskobu (SEM+EDS), X-ışını kırınımı (XRD), sertlik, yoğunluk ölçümleri ile karakterize edilmiştir. Aşınma testleri pin-on-disk tipi cihazında 1m/s kayma hızı, üç farklı yük (10, 20 ve 30 N) ve beş farklı (400, 800, 1200, 1600 ve 2000 m) kayma mesafesi kullanılarak yapılmıştır. Yapılan çalışmalar sonucunda alaşımın içerisine ilave edilen Ti ve Zr miktarına bağlı olarak sertlik değerlerinde artış görülürken yoğunluk değerlerinde düşüş görülmüştür. Aşınma testleri sonrasında en düşük ağırlık kaybı 10 N yük uygulanan numunelerde elde edilirken, en yüksek ağırlık kaybı 30 N yük uygulanan numunelerde görülmüştür. Aşınma yüzeyi SEM ve EDS (haritalama) görüntüleri incelendiğinde oluşan aşınma mekanizmalarının hem adhesif hem de abrasif aşınma mekanizmasının olduğu görülmüştür.

Abstract:
In this study, the effects of different amounts of titanium (Ti) and zirconium (Zr) on the characterization and wear behavior of the TZM alloy produced by powder metallurgy (TM) were investigated. TZM alloy using different amounts of titanium Ti and Zr 120 min. mechanically milled. 8 mm diameter steel ball, 400 rpm cycle, 10: 1 ball-powder ratio and 2% steraic acid as process control chemical were used as grinding element in the mechanical alloying device. The alloy powders produced after the mechanical alloying process were preformed with a pressure of 700 Mpa. The preformed specimens were sintered under vacuum at 1300 ° C for 4 hours and cooled to room temperature in the heat treatment furnace. Specimens were characterized by microstructure, scanning electron microscopy (SEM + EDS), X-ray diffraction (XRD), hardness and density measurements. Wear tests were performed on the pin-on-disc type device with a shear rate of 1m / s, three different loads (10, 20 and 30 N) and five different sliding distances (400, 800, 1200, 1600 and 2000 m). As a result of the studies, the hardness values increased due to the amount of Ti and Zr added to the alloy, while the density values decreased. The lowest weight loss after the wear tests was obtained in the specimens with 10 N load applied, while the highest weight loss was observed in the specimens with 30 N load applied. Wear surface When the SEM and EDS (mapping) images are examined, it is seen that the wear mechanisms which are formed are both adhesive and abrasive wear mechanism.