Yüksek basınç türbini çarpışma manifoldu uçak motor parçası üzerinde atmosferik plasma spray yönteminin uygulanması ve metalografik incelemesinin yapılması
High pressure turbine collision manifold on aircraft engine part application of atmospheric plasma spray method and metallographic review
Yazar: SAMET ERGÜL
Danışman: PROF. DR. MEHMET ALİ ARSLAN
Gebze Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu tez çalışması, uçak motorlarındaki yüksek basınç türbinlerinin çarpışma
manifoldları üzerinde atmosferik plazma püskürtme (APS) yöntemi ile kaplama
yapılmasını ve bu kaplamaların metalografik incelemelerini ele almaktadır.
Araştırmanın temel amacı, APS yöntemi ile elde edilen kaplamaların performansını
optimize etmek ve kaplama sürecindeki parametrelerin etkilerini detaylı bir şekilde
analiz etmektir. Araştırmada, AMS5510 paslanmaz çelik altlık malzemesi üzerine
Metco 51F-NS ticari kodlu, CuAl kimyasal bileşimli plazma tozu kullanılarak kaplama
gerçekleştirilmiştir. Kaplama işlemi sırasında, akım, gaz akış oranları (argon ve
hidrojen), püskürtme mesafesi ve besleme oranı gibi altı farklı parametre dikkate
alınmıştır. Elde edilen kaplamalar, metalografik laboratuvarda kesme, soğuk
kalıplama, zımparalama ve parlatma gibi işlemlerle hazırlanarak optik mikroskop ve
taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanılarak detaylı bir şekilde incelenmiştir.
Ayrıca, enerji dağılımlı X-ışını spektroskopisi (EDS) analizi ile kaplamaların kimyasal
ve morfolojik özellikleri değerlendirilmiştir. Çalışmada, belirlenen parametrelerin
kaplama kalitesine olan etkileri deneysel tasarım yöntemleri ile analiz edilmiştir. Bu
bağlamda, Taguchi metodu kullanılarak yeni parametre setleri oluşturulmuş ve bu
parametrelerle yapılan deneyler neticesinde, Cu oranının yüksek ve homojen dağıldığı
numunelerin metalografik olarak başarılı olduğu tespit edilmiştir. Elde edilen
analizler, APS yöntemiyle kaplama yapılmasının, gaz türbinli jet motorlarında
kullanılan malzemelerin yüzey dayanıklılığını ve aşınma direncini artırmada kritik bir
rol oynadığını göstermiştir. Bu araştırma, APS yöntemi ile elde edilen kaplamaların
etkinliğini optimize ederek, gaz türbinli jet motorlarının performansını ve yüzey
mühendisliği uygulamalarını iyileştirmeyi hedeflemektedir. Çalışmanın sonuçları,
havacılık endüstrisinde termal püskürtme kaplamalarının geliştirilmesi ve uygulama
alanlarının genişletilmesi için önemli bilgiler sunmaktadır. Böylece, APS yöntemi ile
kaplama sürecinin optimize edilmesi, yüzey mühendisliği ve ileri malzeme
uygulamaları için yenilikçi çözümler sağlayarak sektöre değerli katkılar
sağlamaktadır.

Anahtar Kelimeler: APS, CuAl Kaplama, Termal Püskürtme, Metalografi

Abstract:
This thesis work addresses the coating of impact manifolds in high-pressure turbines
of aircraft engines using the atmospheric plasma spraying (APS) method and the
metallographic examination of these coatings. The primary aim of the research is to
optimize the performance of coatings obtained by the APS method and to analyze in
detail the effects of the parameters involved in the coating process. In the study, a
coating was applied on AMS5510 stainless steel substrate material using a plasma
powder with the commercial code Metco 51F-NS, which has a CuAl chemical
composition. During the coating process, six different parameters, including current,
gas flow rates (argon and hydrogen), spray distance, and feed rate, were considered.
The resulting coatings were prepared for detailed examination by undergoing
processes such as cutting, cold mounting, grinding, and polishing in a metallographic
laboratory, and were then examined using optical microscopy and scanning electron
microscopy (SEM). Additionally, the chemical and morphological properties of the
coatings were evaluated using energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS) analysis.
In the study, the effects of the determined parameters on the coating quality were
analyzed using experimental design methods. In this context, new parameter sets were
created using the Taguchi method, and as a result of experiments conducted with these
parameters, it was found that samples with a high and homogeneous distribution of Cu
were metallographically successful. The analyses obtained demonstrated that coating
by the APS method plays a critical role in enhancing the surface durability and wear
resistance of materials used in gas turbine jet engines. This research aims to improve
the performance and surface engineering applications of gas turbine jet engines by
optimizing the efficiency of coatings obtained through the APS method. The results of
the study provide significant information for the development and expansion of
thermal spray coatings in the aerospace industry. Thus, optimizing the coating process
with the APS method provides innovative solutions for surface engineering and
advanced material applications, offering valuable contributions to the sector.

Keywords: APS, CuAl Coating, Thermal Spray, Metallography