Plazma elektrolitik oksidasyon teknolojisi uygulanan 6082 aluminyum alaşımının özelliklerinin araştırılması

Abstract

Mevcut doktora çalışmasında, bazik karaktere sahip elektrolitik bir sıvı içerisinde 6082 alüminyum metal altlıklara Plazma Elektrolitik Oksidasyon Proses (PEO) teknolojisi uygulanarak termal bariyer kaplama elde edilmesi amaçlanmıştır. Kaplamaların mikro yapısal, morfolojik, termal ve mekaniksel özelliklerinin geliştirilmesi hedeflenmiştir. Bu amaçla kaplamaların optimizasyonu hedef alınmış ve farklı proses parametreleri kullanılmıştır. Kullanılan parametreler; farklı konsantrasyonlarda fakat kimyasal bileşenleri aynı elektrolitlerin kullanılması, farklı akım yoğunlukları ve farklı proses süreleridir. Farklı parametreler sonucu, alümina ve müllit kaplamalar üretilmiştir. Kaplamalara çeşitli karakterizasyon çalışmaları uygulanarak, PEO kaplamaların termal bariyer amaçlı kullanıma uygun olup olmadığı araştırılmıştır. Mikro yapısal ve morfolojik incelemelerde optik mikroskop, taramalı elektron mikroskobu (SEM), alan emisyon tabancalı taramalı elektron mikroskobu (FEGSEM), enerji dağıtıcı X-ışını spektrometresi (EDX) ve X-ışını difraksiyonu (XRD) analiz cihazlarından faydalanılmıştır. Yoğunluk ve porozite tayini için, flutek (C11F20) organik sıvısı içerisinde Arşimet prensibi kullanılmıştır. Kaplama kalınlığı tahribatsız bir yöntem olan burgaçlı akım kalınlık mastarı ile ölçülmüş, SEM ve FEGEM kullanılarak ölçümlerin doğruluğu tespit edilmiştir. Kaplamaların yüzey pürüzlülükleri interferans profilometre kullanılarak ölçülmüştür. Diferansiyel termal analiz teknikleri (DTA), dilatometre ve kararlı hal termal iletkenlik teknikleri kullanılarak kaplamaların termal özellikleri belirlenmiştir. Mekanik özellikler nanoindentasyon ve dört noktalı eğme cihazları yardımı ile belirlenmiştir. Sonuçta termal bariyer kaplama için hedeflenen; ince porozite, yoğun amorf oranı, düşük termal iletkenlik katsayısı, uygun termal genleşme katsayısı ve düşük Global modül gibi özelliklerin, kaplamlarda mevcut olduğu belirtilerek PEO kaplamalar optimize edilmiştir.

In the present study, an alkaline electrolyte is used on 6082 aluminium alloy substrates in order to achieve thermal barrier coatings by using Plasma Electrolytic Oxidation (PEO) technology. It is achieved to develop the coatings microstructural, morphological, thermal and mechanical properties by optimising the coatings. Various process parameters are used such as current density, electrolyte and processing times to optimise the coating properties. Depends on the parameters used, alumina and mullite based PEO coatings are formed. Various characterization techniques are applied in order to confirm the suitability of the coatings as thermal barrier applications. Based on the geometry of produced coatings, standard analyses techniques are employed in the mean of microstructural, morphological, thermal and mechanical properties. Coatings structure and morphology are studied quantitatively by using scanning electron microscopy (SEM), Field emission gun scanning electron microscopy (FEGSEM), energy dispersive X-ray spectrometer (EDX) and X-ray diffraction (XRD) techniques. The density and porosity of PEO coatings are evaluated using an organic flutex (C11F20) liquid with Archimedian principal. The thickness is measured non-destructively using an eddy current thickness gauge. To verify the accuracy of the eddy current thickness gauge, coatings are examined by SEM and FEGEM. For roughness measurements of alumina and mullite based PEO coatings, an interferometric profilometer is used. Differential thermal analysis, together with dilatometer and steady-state method is used to quantify the thermal properties of PEO coatings. Mechanical properties are measured using nanoindentation and four point beam bending techniques. As a result of the measured properties, in this work provide the optimization of thermal barrier coatings to date; the combination of fine porosity with significant amorphous material content, low thermal conductivity value, suitable thermal coefficient expansion value and low global stiffness.