Ti6Al4V titanyum alaşımının iç yapısı ve yüzey özellikleri üzerine termokimyasal işlem parametrelerinin etkisi
Influence of thermochemical treatment (carburizing) parameters on structure and properties of Ti6Al4V titanium alloy
Yazar: GİZEM ATEŞ
Danışman: PROF. DR. REMZİ VAROL
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Titanyum ve titanyum alaşımları son dönemlerde dünyada kullanılan en önemli mühendislik malzemelerinden biridir. Ancak, yüksek sürtünme katsayısı, düşük aşınma direnci gibi zayıf tribolojik özellikleri titanyum ve titanyum alaşımlarının mühendislik uygulamalarında kullanımını sınırlamaktadır. Bu çalışmada, Ti6Al4V alaşımı numunelerinin farklı sıcaklık (850-950-1000˚C) ve farklı difüzyon sürelerinde (0, 2 ve 4 saat) Düşük Basınçlı Karbürleme (LPC) fırınlarında karbürlenerek sürtünme ve yüksek yük koşulları altında çalışan titanyum alaşımı parçalarının mekanik ve yüzey özelliklerinin iyileştirilmesi için en uygun sıcaklık ve süre işlem parametrelerinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Böylece elde edilen sonuçların uygulanması ile tribolojik özellikleri yetersiz gelen titanyum alaşımlarının bu özelliklerini iyileştirerek kullanım alanlarını genişletmek amaçlanmaktadır. Karbürize edilmiş Ti6Al4V alaşımı numunelerinin yüzeylerinde oluşan fazların ve element derişim dağılımının belirlenmesi için X-Ray analizi gerçekleştirildi. Metalografik çalışma SEM analizleri ile ayrıntılandırıldı ve mikrosertlik ölçüm cihazı ile sertlik ölçümü yapıldı. Karbürize edilmiş numunelerin sürtünme katsayılarını belirleyebilmek için aşınma testi ASTM G99 standartlarına göre pin-on-disk aparatları kullanılarak gerçekleştirildi. Tüm sonuçlar, işlem parametreleri ile bağlantılı olarak karşılaştırıldığında, karbürleme sıcaklığı ve difüzyon süresinin en iyi kombinasyonu 850˚C'de 4 saat süreyle karbürlenmiş numuneye ait olduğu belirlenmiştir. Sertlik değeri 780HV ve sürtünme katsayısı 0.18 olarak elde edilmiştir. 

Anahtar Kelimeler: Ti6Al4V, Termokimyasal İşlemler, Düşük Basınçlı Karbürleme

Abstract:
In recent years, titanium and titanium alloys are one of the most important engineering materials used in the world. However, poor tribological properties such as high coefficient of friction, poor fretting behaviour limit the use of titanium and titanium alloys in mechanical engineering applications. In this study, Ti6Al4V titanium alloy specimens were carburized at 3 different temperatures (850-950-1000˚C) and different diffusion times (0, 2 and 4 hours) in Low Pressure Carburizing (LPC) furnaces to determine the best combination of temperature and diffusion time giving the best mechanical properties improvement allowing application of examined titanium alloy under friction and high loads condition. Thus, it is aimed to increase the usage areas by improving these tribological properties of titanium alloys. X-ray analysis was performed to determine the phases and element concentration distribution on the surfaces of the carburized Ti6Al4V alloy samples. Scanning electron microscopy (SEM) was used to perform the metallographic study. Hardness evaluation also performed by a microhardness tester. The wear test was carried out using pin-on-disc apparatus according to ASTM G99 standards to observe the change in friction coefficent of carburized samples. All results are compared in relation to the process parameters and the best combination of carburation temperature and diffusion time belongs to the sample which is carburized for 4 hours at 850˚C. Carburized sample at 850˚C for 4 hours diffusion time is shown maximum values of surface hardness. The hardness value is 780 HV and the coefficient of friction is 0.18.

Keywords: Ti6Al4V, Thermochemical Treatment, Low Pressure Carburizing