Paslanmaz ve takım çeliklerine lazer yöntemiyle nanotitanyum karbür kaplanması ve aşınma davranışlarının incelenmesi
The laser coating of stainless steel and tool steel with nanotitanium carbide and investigation of the wear behaviour coating layers
Yazar: TUNCAY ŞİMŞEK
Danışman: PROF. DR. MAHMUT İZCİLER
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Endüstriyel Teknoloji Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Teknik Eğitim = Technical Education

Özet:
Bu çalışmada nanoyapılı malzemeler ile geleneksel malzemelerin yüzeyleri kaplanarak, yüzey özellikleri kötü olan malzemelerin yüzeyinin üstün özelliklere sahip olması amaçlanmıştır. Bu amaçla özellikle büyük miktarlarda nano parçacık üretmeye olanak sağlayan mekanik öğütme yöntemiyle üretilen nanotitanyum karbür (TiC) parçacıkları, tribolojik özelikleri zayıf olan SS304 paslanmaz çeliği ve DIN 1.2344 X40CrMoV51 (H13) takım çeliğine, daha iyi yüzey özellikleri kazandırabilmek için lazer yöntemi ile kaplanmıştır. Gezegen tipi öğütücüyle 50:1 bilye-toz oranı, 48 saatlik öğütme süresiyle, boyutu yaklaşık olarak 10nm olan nano titanyum karbür parçacıkları elde edilmiştir. Lazerle kaplama metotlarından iki aşamalı kaplama metodu kullanılmıştır. Nanotitanyum karbür parçacıkları, daha önceden hazırlanan reçine içerisine karıştırılarak çelik malzemelerin yüzeyine ön kaplanmış ve oda sıcaklığında kurutularak çelik yüzeylerine yapışmaları sağlanmıştır. Lazer ışını bu ön kaplanmış nanoparçacıklarını ve ana metal yüzeylerini eriterek malzeme yüzeyinde bir kaplama tabakası oluşturmuştur. Elde edilen kaplamaların mikroyapıları optik mikroskop, tarama elektron mikroskobu (SEM), enerji dağılım spektrumu (EDS) ve X ışınları toz kırınımı (XRD) ile incelenmiştir.Mikrosertlik ölçümleri ve mikroçizik testi uygulanarak kaplama tabakasının özellikleri incelenmiştir. Deneysel çalışmalar sonucunda çelik yüzeylerinin daha yüksek sertlik değerine ve aşınma direncine sahip olduğu tespit edilmiştir.

Abstract:
The purpose of this study is to coat the surface of stainless steels and tool steels by nano particle for improving the tribological properties of these materials. In order to improve the tribological properties of SS304 stainless steel and DIN 1.2344 X40CrMoV51 (H13) tool steel, nanotitanium carbide particles are produced to coat the surface by laser coating method. Nanotitanium carbide are produced with planetary ball milling by considering the 50:1 ball-powder ratio and 48 hours grinding time. Average size of the produced nanotitanium carbide particles are roughly around 10 nm. Two stage laser cladding method has been used in the experiments. First stage is that, nanotitanium powder is mixed in the resin then precoated on the surface of steels. After that laser beam melt the surface of metals and precoated nano particles to create a coating layer. The microscructure of coating layers is examined by scanning electron microscobe (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS), X ray difraction (XRD) and optic microscobe. In addition, the hardness of coating layers is measured by microhardness tests. The wear behaviour of layers is defined with microscratch test.Thorough analysis the obtained results show that surface of steels has higher hardness value and wear properties.