Seçici lazer ergitme yöntemi kullanılarak üretilen yüzey tekstürlerinin malzemelerin tribolojik özellikleri üzerindeki etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of surface textures manufactured using selective laser melting on the tribological properties of materials
Yazar: MEHTAP TÜRKDAYI
Danışman: DOÇ. DR. HALİM KOVACI
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Amaç: Mühendislik uygulamalarında kullanılan, birbirleriyle temas halinde olan veya birbirlerine göre kayma hareketi yapan yüzeyler arasında mikroskobik ve karmaşık etkileşimler meydana gelmektedir. Sürtünme ve aşınma olarak adlandırılan bu etkileşimler, malzemelerin tribolojik özellikleri üzerinde olumsuz etkilere sebep olmaktadır. Malzemeler üzerinde meydana gelen bu olumsuz durumları ortadan kaldırmak amacıyla farklı yüzey işlemleri uygulanmaktadır. Bu işlemlere bakıldığı zaman özelikle son yıllarda kullanılmaya başlanan yöntemlerden biri malzeme yüzeyinde tekstür/doku oluşturulmasıdır. Bu çalışmada, havacılık ve biyomedikal başta olma üzere farklı pek çok endüstriyel uygulamada kullanılan AISI 316L çeliği yüzeyinde farklı geometrik özelliklerde tekstür oluşturularak, bu malzemenin farklı sürtünme ve aşınma koşullarındaki tribolojik performansının geliştirilmesi amaçlanmaktadır.
Yöntem: Seçici Lazer Ergitme (SLE/SLM) yöntemi kullanılarak AISI 316L paslanmaz çelik tozu kullanılarak kare, eşkenar dörtgen, altıgen, daire olmak üzere farklı yüzey dokusuna sahip numuneler üretilmiştir. Üretilen numuneler farklı ortam koşulları (kuru, tuzlu su ve yağ) altında sürtünme ve aşınma testlerine tabii tutulmuştur. Numunelerin yapısal, morfolojik ve mekanik özelliklerini incelemek için XRD, SEM ve mikro sertlik cihazı kullanılmıştır.
Bulgular: Yağ ve tuzlu su ortamında yapılan deneylerde meydana gelen ek hidrodinamik fayda sayesinde en iyi tribolojik performans elde edilirken tribolojik açıdan en iyi performans sırasıyla yağ, tuzlu su ve kuru ortamda gözlemlenmiştir. Aynı zamanda altıgen, eşkenar dörtgen, kare dokularındaki keskin köşelerin varlığı nedeniyle en iyi tribolojik davranışı daire dokusuna sahip numune sergilemiştir.
Sonuç: AISI 316L paslanmaz çelik üzerinde farklı yüzey tekstür işlemleri uygulanarak farklı ortam koşulları altında tribolojik özelliklerinde iyileştirmeler sağlanmıştır. Ayrıca, tüm sürtünme ve aşınma koşulları altında en iyi performansı daire yüzey tekstürüne sahip numune sergilemiştir.

Anahtar Kelimeler: Tekstür, Triboloji, Geometrik desen, Seçici Lazer Ergitme

Abstract:
Purpose:  Microscopic and complex interactions occur between surfaces used in engineering applications, in contact with each other or sliding relative to each other or sliding relative to each other. These interactions, called friction and wear, cause adverse effect on the tribological properties of materials. In order to eliminate these negative situations on materials, different surface treatments are applied. When we look at these processes, one of the methods that has been used especially in recent years is the creation of texture on the surface of the material. In this study, it is aimed to improve the tribological performance of this material in different friction and wear conditions by creating a texture with different geometric properties on the surface of AISI 316L stainless steel, which is used in many different industrial applications, especially in aerospace and biomedical applications. 
Method: By using Selective Laser Melting (SLM) method, samples with different surface textures such as square, rhombus, hexagon and circle were produced using AISI 316L stainless steel powder. The produced samples were subjected to friction and wear tests under different ambient conditions (dry, salt water and oil). XRD, SEM and microhardness device were used to examine the structural, morphological and mechanical properties of the samples. Findings: While the best tribological performance was obtained thanks to the additional hydrodynamic pressure occurring in the experiments performed in oil and brine environment, the best tribological performance was observed in oil, salt water and dry environments, respectively. At the same time, the sample with circle texture exhibited the best tribological behavior due to the presence of sharp corners in hexagon, rhombus, and square textures.
Results: By applying different surface texture treatments on AISI 316L stainless steel, improvements have been achieved on its tribological properties under different ambient conditions. In addition, the sample with the circular surface texture exhibited the best performance under all friction and wear conditions.

Keywords: Texture, Tribology, Geometric pattern, Selective laser melting