Magnezyum alaşım yüzeyinin yüksek hızlı oksi-yakıt püskürtme tekniği ile Inconel 625
WC kaplanması ve aşınma özelliklerinin araştırılması / Inconel 625 / WC coating of magnesium alloy surface by high speed oxy-fuel spray technique and investigation of wear properties
Yazar: MEDENİ SÖMER
Danışman: PROF. DR. CUMALİ İLKILIÇ ; DR. TURAN GÜRGENÇ
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Otomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Taşıt Tasarım Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Aşınma = Wear ; Karbür = Carbide ; Magnezyum alaşımları = Magnesium alloys ; Süper alaşımlar = Superalloys ; Yüzey kaplama = Surface coating

Özet:
Bu tez çalışmasında, magnezyum alaşım yüzeyine farklı katkı oranlarında Inconel 625 (IN625) alaşımı ve tungsten karbür (WC) kaplandı. Kaplama işlemi, Yüksek Hızlı Oksi-Yakıt Püskürtme (HVOF) tekniği ile gerçekleştirildi. Altlık olarak kullanılan AZ91 Mg alaşım yüzeyleri katkısız IN625 ve ağırlıkça (%ağ.) farklı oranlarda WC ile kaplandı (IN625%90+WC%10, IN625%70+WC%30 ve IN625%50+WC%50). Elde edilen kaplanmış numunelerin yapısal karakterizasyonları; Profilometre, Optik Mikroskop (OM), Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), Enerji Dağılımı X-ışını Spektroskopisi (EDS) ve X-ışını kırınımı (XRD) analizleri ile gerçekleştirildi. Mekanik özelliklerin belirlenmesinde de mikrosertlik ölçümleri ve aşınma deneylerinden yararlanıldı. Kuru kayma aşınma deneyleri disk-on-disk tip aşınma yöntemiyle gerçekleştirildi. Aşınma deneyleri 2 N ve 10 N' luk yükte ve 150 m kayma mesafesinde gerçekleştirildi.
Gerçekleştirilen deneylerde, farklı katkı oranlarındaki toz karışımları ile birlikte farklı mikroyapıların oluştuğu gözlemlendi. Elde edilen kaplama tabaka yüzeylerinde genellikle Yüzey Merkezli Kübik Yapılı (FCC) γ (gama) matrisi ve WC karbürüne ilaveten W2C, W2C2.54, M6C ve M23C6 karbürleri oluştuğu görüldü. En yüksek mikrosertlik değeri IN625%50+WC%50 katkı oranıyla elde edilen kaplama yüzeyine sahip N4 numunesinde 592 HV0.1 ve aynı zamanda en yüksek ortalama sertlik değeri de aynı numunede 532 ± 1 HV0.1 olarak ölçüldü. 2 N' luk yükte ve 10 N' luk yüklerde gerçekleştirilen aşınma deneyleri sonucunda en yüksek aşınma direnci N4 numunesinde elde edilmiştir. 2 N' luk yükte ve 10 N' luk yükte bu numunenin aşınmaya karşı gösterdiği direnç AZ91 Mg alaşımının sırasıyla yaklaşık 6 ve 4 katı artmıştır. IN625 alaşımına ilave edilen WC, elde edilen kaplama tabakalarının mikroyapılarında önem arz eden etkilere neden olmuştur, ayrıca aşınma ve sertlikte de önemli artışlar sağlanmıştır.

Abstract:
In this thesis, Inconel 625 (IN625) alloy and tungsten carbide (WC) were coated on the magnesium alloy surface with different additive ratios. The coating process was carried out by the High Speed Oxy-Fuel Spray (HVOF) technique. AZ91 Mg alloy surfaces used as substrate were coated with pure IN625 and WC at different weight (% wt.) ratios (IN625%90%+WC10%, IN625%70%+WC30% and IN625%50%+WC50%). Structural characterizations of the obtained coated samples; was performed by Profilometry, Optical Microscope (OM), Scanning Electron Microscope (SEM), Energy Distribution X-ray Spectroscopy (EDS) and X-ray diffraction (XRD) analyzes. Microhardness measurements and wear tests were also used to determine the mechanical properties. Dry sliding wear tests were carried out using the disc-on-disc type wear method. Wear tests were carried out at 2 N and 10 N loads and 150 m sliding distance.
In the experiments carried out, it was observed that different microstructures were formed with powder mixtures with different additive ratios. In addition to the Surface Centric Cubic Structure (FCC) γ (gamma) matrix and WC carbide, it was observed that W2C, W2C2.54, M6C and M23C6 carbides were formed on the obtained coating layer surfaces. The highest microhardness value was measured as 592 HV0.1 in the N4 sample with the coating surface obtained with the contribution ratio of IN625%50+WC50%, and the highest average microhardness value was measured as 532 ± 1 HV0.1 in the same sample. As a result of the wear tests carried out at 2 N and 10 N loads, the highest wear resistance was obtained in the N4 sample. At a load of 2 N and a load of 10 N, the wear resistance of this sample increased approximately 6 and 4 times that of the AZ91 Mg alloy, respectively. The WC added to the IN625 alloy caused significant effects on the microstructure of the obtained coating layers, and also significant increases in wear and hardness was achieved.