Toz yataklı lazer ergitme yöntemiyle üretilen ınconel 718 süperalaşımının borlama işlemi sonrası karakterizasyonu
Characterization of inconel 718 superalloy produced by powder bed laser melting after boriding
Yazar: UĞUR MOGAN
Danışman: DOÇ. AHU ÇELEBİ ; DR. ÖĞR. ÜYESİ İLYAS TÜRKMEN
Manisa Celal Bayar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Inconel 718, uçak ve uzay endüstrisinde gaz türbin motor parçaları gibi yüksek sıcaklık ortamlarında çalışmaya uygun, çökelme sertleşmesi mekanizmasıyla dayanımı arttırılan nikel esaslı bir süper alaşımdır. Yüksek sıcaklıklarda yüksek dayanımını muhafaza edebilmesi, korozyon direnci, ısıl yorulma dayanımı, oksidasyon direnci, kolay dövülebilirlik ve kaynaklanabilirlik alaşımın öne çıkan özelliklerindendir. Bu mekanik özellikler alaşımı; kompresör, türbin diski gibi uçak motor parçaları uygulamaları için tercih edilen bir malzeme yapmıştır. Seçici Lazer Ergitme (SLE) yönteminde, tabla üzerine serilmiş olan tozlar, nihai parçayı oluşturuncaya dek katman katman lazer ışınları ile ergitilerek parça üretimi gerçekleştirilir. Bu sayede, yüksek hassasiyet ve karmaşıklığa sahip üç boyutlu bileşenlerin oluşturulması mümkün hale gelir. Bu yöntemle, kobalt-krom, paslanmaz çelik, titanyum, Inconel ve benzeri metal tozlarından tamamen işlevsel parçaların oluşturulması mümkündür. Borlama, yüzeyin sertleştirilmesi için uygulanan termokimyasal bir kaplama yöntemidir ve yüksek sıcaklıklarda bor elementinin metal yüzeye difüzyonu sonucu altlık malzeme yüzeyinde borür katmanı oluşturulması esasına dayanmaktadır. Kutu borlama tekniği, karbürizasyon sürecine benzer olup, diğer borlama metodlarına kıyasla daha basit ve ekonomik bir seçenek oluşturur. Bu çalışmada, SLE yöntemi ile üretilen Inconel 718 alaşımında, farklı ısıl işlem sürelerinin kaplama kalınlığına etkisi ve mikroyapıda oluşan fazların tespit edilmesi amaçlanmıştır. Buna ek olarak yapılan kaplama uygulamalarının aşınma, korozyon direnci ve mikrosertlik özelliklerine etkileri incelenmiştir. Borlama prosesi sonrasında yapıda oluşan fazların ve oluşan borlama tabakasının özelliklerinin incelenmesi amacıyla, taramalı elektron mikroskobu (SEM) analizi, optik mikroskop analizi, X-ışınları difraksiyonu (XRD) analizi, mikrosertlik ölçümleri, korozyon ve aşınma testleri gerçekleştirilmiştir.

Abstract:
Inconel 718 is a nickel-based superalloy whose strength is increased by precipitation hardening mechanism, suitable for working in high temperature environments such as gas turbine engine parts in the aircraft and space industry. The alloy is characterized by its ability to maintain its high strength at high temperatures, corrosion resistance, thermal fatigue strength, oxidation resistance, easy forgeability and weldability. These mechanical properties make the alloy a preferred material for aircraft engine parts applications such as compressors and turbine disks. In the Selective Laser Melting (SLE) method, the powders laid on the table are melted with laser beams layer by layer until they form the final part. This makes it possible to create three-dimensional components with high precision and complexity. With this method, it is possible to create fully functional parts from metal powders such as cobalt-chromium, stainless steel, titanium, Inconel and the like. Boriding is a thermochemical coating method applied for surface hardening and is based on the formation of a boride layer on the surface of the base material as a result of the diffusion of the element boron into the metal surface at high temperatures. The pack boriding technique is similar to the carburization process and provides a simpler and more economical option compared to other boriding methods. In this study, it is aimed to determine the effect of different heat treatment times on the coating thickness and the phases formed in the microstructure of Inconel 718 alloy produced by SLE method. In addition, the effects of coating applications on wear, corrosion resistance and microhardness properties were investigated. Scanning electron microscopy (SEM) analysis, optical microscope analysis, X-ray diffraction (XRD) analysis, microhardness measurements, corrosion and wear tests were carried out in order to investigate the phases formed in the structure and the properties of the boriding layer formed after the boriding process.