Titanyum alaşımlarının partikül erozyonu ile pürüzlendirilmesi ve aşındırılması işlemlerinin optimizasyonu
Optimization of erosion and roughening operations of titanium alloys implemented by particle erosion
Yazar: EGEMEN AVCU
Danışman: PROF. DR. TAMER SINMAZÇELİK
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2013
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Eroziv aşınma = Erosive wear ; Yüzey pürüzlülüğü = Surface roughness

Özet:
Katı partikül erozyonu hedef malzeme yüzeyine tekrarlı bir şekilde çarpan aşındırıcı partiküller nedeniyle malzeme yüzeyinde gerçekleşen malzeme kaybıdır. Katı partikül erozyonu genellikle birçok makine parçasında negatif etkilere yol açmaktadır. Diğer yandan kumlama, mikroişleme ve su jeti ile kesme gibi uygulamalarda katı partikül erozyon yararlı bir süreçtir. Titanyum alaşımları özellikle havacılık ve biyomedikal uygulamalarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Havacılıkta kullanılan titanyum alaşımları katı partikül erozyonu nedeni ile ağır hasarlara uğrarken, biyomedikal uygulamalarda kullanılan titanyum alaşımlarının yüzeyleri ise kumlama yöntemi ile temizlenmekte ve pürüzlendirilmektedir. Bu yüzden titanyum alaşımlarının katı partikül erozyonu davranışlarının incelenmesi ve anlaşılması her iki bakış açısı için de çok önemlidir. Bu çalışmada, yaygın olarak kullanılan Ti6Al4V alaşımının katı partikül erozyonu davranışının farklı ve özgün yöntemler kullanılarak incelenmesi amaçlanmıştır. Ti6Al4V alaşımının erozyon oranları katı partikül erozyonu testleri gerçekleştirilerek hesaplanmış, ayrıca numunelerin erozyon oranları Taguchi Deney Tasarımı kullanılarak değerlendirilmiştir. Aşınmış numunelerin yüzey morfolojileri ve pürüzlülük değerleri detaylı bir SEM analizi ve optik profilometre yardımı ile araştırılmıştır. Son olarak Ti6Al4V alaşımının katı partikül erozyonu davranışının incelenmesi amacıyla özgün bir görüntü analiz yöntemi geliştirilmiş ve uygulanmıştır. Bu özgün yöntemin Ti6Al4V alaşımının katı partikül erozyonu davranışının incelenmesi ve karakterize edilmesi aşamasında verimli ve kolay bir şekilde uygulanabileceği sonucuna varılmıştır.

Abstract:
Solid particle erosion is the removal of material from the target surface due to the repeated impact of erodent particles. Particle erosion generally leads to negative effects in different machine parts. On the other hand, it is a useful phenomenon in some cases, as in blast cleaning, micromachining and high-speed abrasive water jet cutting. Titaninum alloys have been widely used spesifically in aerospace and biomedical applications. Titanium alloys used in aerospace applications are severely damaged due to particle erosion, while the surfaces of the titanium alloys used in biomedical applications are cleaned and roughened with blast cleaning. Hence, it is vitally important to examine and understand the solid particle erosion behaviour of titanium alloys for both aspects. In this study, solid particle erosion behaviour of the most commercially available Ti6Al4V alloy has been investigated by using various and novel methods. Erosion rates of the Ti6Al4V alloy were calculated by performing solid particle erosion tests and erosion rates of the sampled were also evaluated by using Taguchi experimental method. Surface morpholgy and the surface roughness of the eroded samples were examined by performing a detail SEM analysis and by using an optical profilometer. Finally, a novel image analysis method was devoloped and implemented in order to investigate solid particle erosion behaviour of Ti6Al4V alloy. It is concluded that, this novel image analysis methodology can be effectively and easily applied in order to investigate and characterize solid particle erosion behavior of Ti6Al4V alloy.