Lazer kaplama prosesinde WC ve B4C takviyesinin metal esaslı kompozit kaplamalarda mikroyapı, mekanik ve aşınma özellikleri üzerindeki etkisi
Effect of WC and B4C reinforcement on microstructure, mechanical and wear properties of metal-based composite coatings in laser cladding process
- Tez No: 978392
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ FATİH DEMİR, PROF. DR. MEHMET EROĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Batman Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Son yıllarda gelişen yüzey modifikasyon teknikleri arasında öne çıkan lazer kaplama yöntemi yüksek enerji yoğunluğu, düşük ısı girdisi, üstün kaplama-altlık dayanımı ve kontrollü mikroyapı oluşumu gibi avantajları nedeniyle yaygın olarak tercih edilmektedir. Özellikle aşınma, oksidasyon ve yüksek sıcaklık gibi zorlu servis koşullarına karşı direnç sağlamak amacıyla metal matrisli kompozit kaplamalar bu alanda dikkat çekmektedir. Bu tür kaplamalar matris fazına ilave edilen seramik takviyeler sayesinde sertlik, aşınma direnci ve termal kararlılık gibi özelliklerde belirgin iyileşmeler sunmaktadır. Bu tez çalışmasında, düşük karbonlu St37 çelik malzemesi üzerine lazer kaplama yöntemiyle FeCr esaslı bir matris içinde WC ve B4C takviyeli kaplamalar uygulanmış; WC içeriği %0, 10, 20, 30 ve 40 olacak şekilde beş farklı kaplama kompozisyonu hazırlanmıştır. Lazer kaplama işleminde toz karışımları altlık yüzeye jel formunda uygulanmış ardından belirlenen sabit lazer parametreleri ile kaplama işlemi gerçekleştirilmiştir. Bu sayede aşınma direncinin ve yüzey sertliğinin artırılması hedeflenmiştir. Kaplamaların mikroyapısal, mekanik ve tribolojik özellikleri farklı analiz ve test yöntemleri kullanılarak detaylı şekilde incelenmiştir. Mikroyapısal incelemelerde, WC katkısının artmasıyla birlikte mikroyapıdaki faz çeşitliliğinin arttığı gözlemlenmiştir. Ancak %30' un üzerindeki takviye oranlarında çözünmemiş WC parçacıkları ve faz ayrışmaları nedeniyle yapısal sürekliliğin kısmen bozulduğu tespit edilmiştir. EDS analizleri Cr, W ve C elementlerinin çökeltiler çevresinde yoğunlaştığını, XRD analizleri ise kaplama bölgesinde WC, W2C, M7C3 ve M23C6 gibi karbür fazlarının oluştuğunu göstermiştir. Mikrosertlik ölçümleri, sertlikte belirgin artışlar sağlandığını göstermiştir. N0 numunesinde ortalama sertlik 353.2 HV iken, bu değer N40 numunesinde 790.6 HV' ye ulaşmıştır. Aşınma testleri ve yüzey morfolojisi analizleri sonucunda kaplamasız K numunesinde yoğun plastik deformasyon izleri, oksitlenme ve derin aşınma olukları gözlemlenmiş, WC katkısıyla bu etkiler giderek azalmış ve N40 numunesinde yüzey deformasyonları büyük ölçüde bastırılmıştır. Aşınma hacmi ve sürtünme katsayısı verileri de bu bulguları desteklemiş, N40 numunesi tüm numuneler arasında en düşük aşınma hacmi ve ortalama sürtünme katsayısı değerlerine ulaşmıştır.
Özet (Çeviri)
Laser cladding, a prominent surface modification technique developed in recent years, is widely preferred due to its advantages such as high energy density, low heat input, superior coating-substrate strength, and controlled microstructure formation. Metal-matrix composite coatings are attracting particular attention in this field for providing resistance to harsh service conditions such as wear, oxidation, and high temperatures. These coatings offer significant improvements in properties such as hardness, wear resistance, and thermal stability thanks to the addition of ceramic reinforcements to the matrix phase. In this thesis, WC and B4C reinforced coatings were applied to low-carbon St37 steel in a FeCr-based matrix by laser cladding. Five different coating compositions were prepared, with WC contents of 0, 10, 20, 30, and 40%. In the laser cladding process, the powder mixtures were applied to the substrate surface in a gel-form consistency and then the coating process was carried out using fixed laser parameters. This aimed to increase wear resistance and surface hardness. The microstructural, mechanical, and tribological properties of the coatings were investigated in detail using different analysis and testing methods. Microstructural investigations revealed that the phase diversity in the microstructure increased with increasing WC addition. However, it was determined that structural continuity was partially disrupted at reinforcement ratios above 30% due to undissolved WC particles and phase separation. EDS analyses showed that Cr, W, and C elements concentrated around the precipitates, while XRD analyses showed the formation of carbide phases such as WC, W2C, M7C3, and M23C6 in the coating region. Microhardness measurements showed significant increases in hardness. While the average hardness was 353.2 HV in the N0 sample, this value reached 790.6 HV in the N40 sample. Wear tests and surface morphology analyses revealed intense plastic deformation traces, oxidation, and deep wear grooves in the uncoated K sample. These effects gradually diminished with the addition of WC, and surface deformations were largely suppressed in the N40 sample. Wear volume and coefficient of friction data also supported these findings, with the N40 sample achieving the lowest wear volume and average coefficient of friction values among all samples.
Benzer Tezler
- Kalıp yüzey dokusunun sac metal şekillendirmeye etkisi
The effects of tool surface texture on sheet metal forming
ÖMER EMRE UÇAKKUŞ
Doktora
Türkçe
2024
Makine MühendisliğiKocaeli ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ADALET ZEREN
- Development of controlled release tablets and evaluation of release behavior for the treatment of Multiple Sclerosis (MS)
Multipl Skleroz (MS) tedavisinde kullanılmak üzere kontrollü salım yapan tabletlerin geliştirilmesi ve salım davranışlarının değerlendirilmesi
SERENAY AKYOL ÖZDEMİR
Doktora
İngilizce
2025
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATOŞ YÜKSEL GÜVENİLİR
- Effect of laser surface hardening parameters on impact sliding wear behavior of a hot work tool steel
Lazer yüzey sertleştirme parametrelerinin sıcak iş takım çeliğinin darbeli kayma aşınma davranışına etkisi
ELİF NÖBET
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MOHAMMADREZA NOFAR
- Polimerlerle yüzeyi modifiye edilmiş membranların akı ve tuz giderim davranışları
Flux and salt removal behaviours of the surface modified membranes by polymers
MERVE ARSLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Kimya Mühendisliğiİstanbul ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN DELİGÖZ
- Effect of electrolyte and electrical parameters on the anodic oxidation of ti to improve photocatalytic performance of TiO2 nanotube structures
TiO2 nanotüp yapıların fotokatalitik performansını artırmak için ti'nin anodik oksidasyonu üzerine elektrolit ve elektriksel parametrelerin etkisi
MERT ALTAY
Doktora
İngilizce
2023
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT BAYDOĞAN