Sertleştirilmiş H13 çeliği yüzeyine kaplanan TiAlZrN kaplamanın tribolojik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of tribological properties of TiAlZrN coated on hardened H13 steel
Yazar: EMRE USTA
Danışman: DOÇ. DR. TEVFİK KÜÇÜKÖMEROĞLU
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu tezde, darbeli DC kapalı alan dengesiz manyetik ortamda sıçratma yöntemiyle, alüminyum ekstrüzyonu işleminde kalıp malzemesi olarak yaygın bir kullanıma sahip olan AISI H13 (X40CrMoV5-1) sıcak iş takım çeliğinin aşınma direncinin artırılması amacıyla, yüzeyine TiAlZrN kaplanmıştır. Kaplama işlemi sonucunda parametrelerin optimizasyonu için, Taguchi L9 (33) yöntemi kullanılmıştır. Değişken parametreler olarak Zr akımı, bias gerilimi ve çalışma basıncı belirlenmiştir. Kaplama işleminin ardından, üretilen kaplamaların kalınlıkları ve morfolojik özellikleri taramalı elektron mikroskobu ile incelenmiştir. Kaplamaların yapısındaki faz özellikleri X ışını difraksiyonu, kimyasal bileşimleri ise EDS analizi ile belirlenmiştir. Kaplamaların sertlikleri, mikrosertlik ve nanosertlik cihazlarıyla, adezyon direnciyse  çizik testi ile belirlenmiştir. Kaplamaların sürtünme ve aşınma deneyleri ball on disk tribometre cihazı ile yapılmıştır. 
Sonuçlar TiAlZrN kaplanmış AISI H13 çeliğinin, taban malzeme olarak kullanılan çelikten daha yüksek sertliğe sahip olduğunu göstermektedir. Yapılan ANOVA analizleri sonucunda; bias gerilimi ve Zr akımının, kaplama kalınlığı, sertliği, adezyon dayanımı, sürtünme ve aşınma üzerinde önemli bir etkiye sahip olduğu belirlendi. Deneyler sonucunda  adezyon dayanımı ve sertliğin, kaplamaların oda sıcaklığındaki aşınma dirençlerini önemli derecede artırdığı belirlenmiştir.

Abstract:
In this thesis in order to wear resistance, AISI H13 (X40CrMoV5-1) hot work tool steel which is widely used in aluminium extrusion process as a mold material were coated with TiAlZrN coating material using pulsed DC closed field unbalanced magnetron sputtering method. Taguchi L9 (33) experimental design method was used to optimize depposition parametres. Zr target content, bias voltage and working pressure were selected as variable parametres. Thickness and morphological properties of coatings were investigated using scanning electron microscopy. The phase properties of coatings TiAlZrN coatings were analyzed using X ray diffraction and chemical composition of coatings were determined with EDS analysis. Hardness of coatings were measured using microhardness and nanohardness tester. Adhesion strength of coatings were determined using scratch resistance tester. The friction and were experiments of TiAlZrN coatings were performed using ball on disc tribometer. 
 Results have showed TiAlZrN coated samples have higher hardness. As a result of ANOVA analysis, it was found that bias voltage and Zr target content have considerable effect of the thickness, hardness, adhesion strength of coatings. Further it was determined that adhesion strength and hardness have significant influence on the wear resistance of coatings at room tempreature.