Plazma nitrürlenmiş Ti-6Al-4V alaşımının adhezif aşınma özelliklerinin incelenmesi
The investigation of adhesive wear behaviour on plasma nitrided Ti-6Al-4V alloy
Yazar: OKAN GÜL
Danışman: DOÇ. DR. NEJAT YILDIRIM SARI
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Aşınma = Wear ; Plazma nitrürleme = Plasma nitriding ; Titanyum alaşımları = Titanium alloys

Özet:
Titanyum ve titanyum alaşımları sahip olduğu üstün korozyon direnci, düşük elastiklik modülü, düşük yoğunluk, yüksek mukavemet ve biyouygunluk gibi özelliklerinin iyi bir kombinasyonunu sergiler. Bu kombinasyon neticesinde biyomalzeme, uçak-uzay sanayi ve kimya sanayi gibi alanlarda kullanılır. Ancak titanyum ve alaşımları bu üstün özelliklerine karşın, yetersiz yüzey özellikleri ve düşük aşınma direncine sahiptirler. Titanyum ve titanyum alaşımlarının zayıf özelliklerini geliştirmek için yüzey işlem metotlarından biri olan plazma nitrürleme işlemi uygulanabilir. Bu çalışmada, Ti6Al4V alaşımının zayıf olan yüzey özelliklerinin plazma nitrürleme yöntemi ile iyileştirilmesi amaçlanmıştır. Plazma nitrürleme işlemi 535 oC sıcaklıkta yapılmıştır. Nitrürleme sırasında % 75 N2 - % 25 H2 oranında gaz karışımı kullanılmıştır. 4, 8 ve 12 saat gibi değişik sürelerde nitrürleme işlemi gerçekleştirilmiştir. Nitrürlenmemiş ve plazma nitrürlenmiş numunelere Vickers sertlik ölçümü, X ışınları difraktometresi ile faz analizi, yüzey pürüzlülüğü ölçümü yapılmıştır. Numunelerin aşınma özelliklerini belirlemek için 6, 12 ve 18 N yük altında aşınma testi yapılmıştır. Aşınan izlerin taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile görüntüleri alınmıştır. Yapılan plazma nitrürleme işleminin sonucunda Ti6Al4V alaşımının aşınma direnci ve sertliği artmıştır.

Abstract:
Titanium and titanium alloys exhibit an excellent combination of properties including, greater corrosion resistance, greater strength, lower modulus of elasticity and excellent biocompatibility in comparison to other metallic materials. As result of this combination titanium and its alloys are used in biomedical, aerospace and air craft industry, chemical industry. Nonetheless in comparison to the excellent combination of titanium, titanium and its alloys have poor tribological properties and low wear resistance. These poor properties of titanium and its alloys can be treated by plasma nitriding which is one of the methods to treat surface properties of titanium alloys. In this study,  plasma nitriding method aims to improve the poor surface properties of the Ti6Al4V alloy. Plasma nitriding process is applied at 535 oC. % 75 N2 - % 25 H2 gas mixture was used for the plasma nitriding. Nitriding was carried out at various times such as  4, 8 and 12 hours. Unnitrided and plasma nitrided samples were investigated by Vickers hardness, X-ray diffraction analysis of phase and the surface roughness measurement. Wear tests were carried out at 6, 12 and 18 N load to determine the wear properties of the samples. Traces of wear images were taken by scanning electron microscope (SEM). As a result of the plasma nitriding process of Ti6Al4V alloy increased wear resistance and hardness.