Metal alaşımı seramik filmlerde mikroyapı ve yapısal değişimlerin ısıl işlemle olan ilişkisinin araştırılması /
Yazar: YAŞAR TOTİK
Danışman: DOÇ.DR. İHSAN EFEOĞLU
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 1997
Konu: Matematik = Mathematics
Dizin: Film = Film ; Isıl işlem = Heat treatment ; Metal alaşımlar = Metal alloys ; Mikroyapı = Microstructure

Özet:
Son yıllarda fiziksel buhar kaplama (PVD) ye kimyasal buhar kaplama (CVD) teknikleri ile üretilen seramik filmler, tribolojik ve mekanik uygulamalar için geliştirilmiştir. Bu filmlerin sertlikleri, aşınma dirençleri, yorulma ve korozyon dayanımları normal malzemelere göre birkaç kat daha fazla olduğu için kullanma alanları gittikçe artmaktadır. PVD kaplama tekniklerinden unbalans magnetron püskürtme tekniği kullanılarak (TiAl)N ve (TİA1V)N kaplanmış yüksek hız çeliğinde (HSS-M2), ısıl işlem yapılarak filmin mikroyapısmdaki değişimler ve meydana gelebilecek yapısal değişim ile taban malzeme arasındaki difüzyona ne yönde etki ettiği araştırılmıştır. Çalışma konusu için seçilen (TiAl)N ve (TİA1V)N seramik filmler, ilk olarak 700, 800 ve 900 °C'de 3 saat süre ile Argon gazı atmosferinde ısıl işleme tabi tutuldu. Isıl işlemden önce ve sonra seramik filmlerin yüzey topografyası, kalitatif ve kantitatif elementel analizi, mikrosertlik ve yapıdaki kristolografik-faz analizi yapıldı. Seramik filmlerin yüzey topografyası Taramalı Elektron Mikroskopta (SEM), Seramik filmlerin elemental analizleri SEM'e EPMA özelliği veren Enerji Dispersif Dedektörü (EDS) ile yapıldı. Sertlik ve faz analizi ise, sırasıyla mikrosertlik test cihazı ve X Ray Difraktometre kullanılarak yapıldı. Isıl işlem sonunda sıcaklık artışı ile seramik filmlerin sertliğinde ve düzlemler arası mesafede azalma, tane boyutunda da büyüme belirlenmiştir. Filmlerin elementel analizi sonucunda, yapı içinde bulunan elementlerin ısıl işlem ile taban malzemesine doğru difüzyonu gözlenmiştir. XRD analizi sonunda ısıl işlem ile kristolografik yapıda faz değişiklikleri tespit edilmiştir. Bu faz değişikliklerinin filmlerin sertliğini, iç gerilmeleri ve düzlemler arası mesafeyi azalttığı görülmüştür. Isıl işlemin, taban malzemesi ile kaplama arasında ki adhezyonu artırdığı deneyler sonunda rapor edilmiştir.

Abstract:
In recent years ceramic films that produced with PVD (Physical Vapour Deposition) and CVD (Chemical Vapour Deposition) techniques were improved for tribology and mechanical applications. Because the hardness, fatigue strength, wear resistance and corrosion resistance of these films are more over than the normal materials, utilisation of this method gradually increases. The selected M2 from high speed steels was used as substrate and (TiAl)N, (TiAlV)N prepared by unbalance magnetron sputtering technique is also used as ceramic films. It is investigated that the changes in crystalografic and structural changes into the films as function of the heat treatment and how to influence diffusion interfaces between the substrate and films. The selected ceramic films for this study firstly were subjected to heat treatment at 700, 800 and 900 °C under Argon atmosphere for three hours. Before and after the heat treatment of the films, surface topography, qualitative and quantitative elemental analysis, microhardness and phase analyse the ceramic films are pointed out by SEM-EPMA, Knoop Mikrohardness tester, XRD respectively. It is seen that the microhardness and the distance between the plain decreases while increasing in the grain size with increasing temperature. From the results of the elemental analysis of the films it was noted that the diffusion of the elements within the structure across to the substrate are observed by heat treatment. Phase and crystallographic structure changes of the films were determined by using XRD analysis. It is seen that the reason for the decreases in the films hardness, internal stresses and distance between the plains is the new phase orientations. And also reported from the experimental observation that one of the critical point is adhesion improvement between the film and the substrate because of the heat treatment.