Plazma nitrürleme yöntemi ile demir dışı metallerin nitrlenmesi
Nitriding of nonferrous metals by plasma nitriding method
Yazar: GÖRKEM TOPÇUOĞLU
Danışman: PROF. DR. SÜLEYMAN KARADENİZ
Dokuz Eylül Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Konstrüksiyon ve İmalat Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Plazma nitrürleme = Plasma nitriding

Özet:
Ti6Al4V alaşımının sahip olduğu biyouyumluluk ve korozyon direnci özellikleri nedeniyle son yıllarda pek çok alanda yaygın olarak kullanılmaktadır. Titanyum ve titanyum alaşımlarının, zayıf yüzey sertliği ve aşınma direncinden dolayı makina mühendisliğindeki kullanımları düşüktür. Bu problemlerin termokimyasal işlemler gibi bazı yüzey mühendisliği teknolojileri kullanarak üstesinden gelinebilmektedir.Ti6Al4V, titanyum alaşımının yüzeyinin sertleştirilmesinin ve aşınma direncinin geliştirilmesinin amaçlandığı bu çalışmadaki plazma nitrürleme işlemi 80% N2+20% H2 gaz karışımında, 1, 2 ve 4 saatlik işlem sürelerinde ve 600, 650, 700, 750, 800 ve 900 oC sıcaklıklarda gerçekleştirilmiştir. İyonitrürasyon işlemi sonucunda Ti6Al4V alaşımı numunelerinin SEM analizi, X-Ray difraksiyon analizleri yapılmış ve yüzeyde gelişen tabakaların mikroyapıları, kalınlıkları, mikrosertlikleri ve aşınma davranışları incelenmiştir.Optik incelemeler sonucunda Ti6Al4V alaşımı üzerinde bileşik ve difüzyon tabakası olarak adlandırılan iki tabaka saptanmıştır. Bileşik tabaka TiN ve Ti2N nitrürlerini içerir ve XRD sonuçları bu oluşumları desteklemektedir. Bu çalımsa da yapılan mikrosertlik ölçümlerinin sonuçlarına göre en fazla difüzyon tabakası sertliğinin 4 saat 800 oC'de oluştuğu görülmüştür. Ayrıca mikroskop incelemelerinde difüzyon tabakası kalınlığı, artan işlem süresi ve sıcaklığı ile birlikte artmaktadır. Pim disk sisteminde yapılan aşınma testi sonucunda, plazma nitrürleme sıcaklık ve süresinin artmasının aşınma direncini artırdığı saptanmıştır.

Abstract:
Ti6Al4V alloys are very attractive materials because of their biocompatibility and corrosion resistance properties. But application of titanium and its alloys are very low in mechanical engineering applications because of poor surface hardness and wear resistance. These problems can be overcome using such surface engineering technologies as thermochemical treatments to obtain desirable properties.To improve wear resistance and the surface hardening of Ti6Al4V alloy has been aimed in this investigation by plasma nitriding treatment which has been performed in 80% N2-20% H2 gaseous mixture, for treatment times of 1, 2 and 4 h at the temperatures of 600, 650, 700, 750, 800 and 900 oC. The study presents the results of the examinations of microstructures, microhardnesses, thicknesses, SEM analyses, X-Ray diffraction analyses, wear behaviors of surface layers on the Ti6Al4V alloy by plasma nitriding.By optic inspection two layers were determined on the samples that called compound and diffusion layers. Compound layer contain TiN and Ti2N nitrides, XRD results support in this formations. By microhardness investigations, the maximum surface hardness has been obtained in the plasma nitrided sample over a period of 4h at 800 oC. By optical microscope investigations, the case depth was found to increase with increasing process temperature and time. The result of wear tests which was carried out using pin-on-disc machine is wear resistance of Ti6Al4V alloy increases as the time and temperature of plasma nitriding increase.