Termoreaktif difüzyon yöntemi ile nikel alüminit oluşturulması ve özelliklerinin incelenmesi = Creation of nickel aluminite by the thermoreactive diffusion technique and investigation of its properties

Abstract

Nikel bazlı süper alaşımlar yüksek sıcaklık dayanımı, tokluk ve plastik deformasyona karşı mukavemet gösteren ve oksidasyon direnci yüksek istisnai bir metalik malzeme sınıfıdır. Bu malzemeler genelde uçak ve güç üretimi türbinlerinde, roket motorlarında, nükleer enerji ve kimyasal işleme tesisleri dahil olmak üzere diğer zorlu çalışma ortamlarında kullanım alanı bulunmaktadır. TRD tekniği, çeliklerin yüzeyinde sert ve aşınmaya dayanıklı karbür, nitrür, karbonitrür, alüminit ve silisit esaslı kaplamaların elde edilmesi amacıyla geliştirilmiş bir yöntemdir. TRD tekniğinde altlık yüzeyinde kontrollü bir oluşum söz konusudur. TRD tekniğinin kullanıldığı birçok uygulama alanı mevcuttur. TRD ile sert tabakaların oluşturulması sebebiyle kalıplar, kesme takımları, bıçaklar, otomobil parçaları, tekstil endüstrisinde yönlendirici olarak kullanılan parçalarda kullanılmaktadır. Difüzyonal kaplamalar, başlıca kutu sementasyon işlemleri ve kimyasal buhar biriktirme (CVD) olmak üzere çeşitli yöntemlerle üretilebilir. Bu çalışmada, metalografik olarak yüzeyi hazırlanmış saf nikel altlık malzemelerin yüzeyinde termoaktif difüzyon tekniği ile alüminyumlama işlemi yapılarak nikel alüminid esaslı kaplama tabakaları oluşturulmuştur. İşlem alüminyum esaslı toz ortamında 600°C, 700°C ve 800°C sıcaklıklarda ve 2, 4 ve 6 saat sürelerde gerçekleştirilmiştir. Yüzeyde oluşturulan kaplamaların mikroyapı incelemeleri, faz analizleri, sertlik ölçümleri, korozyon testleri ve oksidayon deneyleri yapılarak özellikleri ortaya çıkarılmıştır. Çalışmada, nikel yüzeyinde oluşan kaplamanın başarılı bir şekilde elde edildiği ve 20-250 µm kalınlıklarında, Ni3Al2 ve NiAl esaslı fazından oluşan, 780-1050 HV0.02 sertliğinde, korozyona ve oksidasyona karşı dirençli homojen ve iyi bağlanmış porozitesiz bir yapıya sahip olduğu görülmüştür.

Nickel-based superalloys are an exceptional class of metallic materials with high temperature resistance, toughness and resistance to plastic deformation and high oxidation resistance. These materials are commonly found in aircraft and power generation turbines, rocket engines, and other harsh operating environments including nuclear power and chemical processing plants. TRD technique is a method developed to obtain hard and wear-resistant carbide, nitride, carbonitrid, aluminite and silicide-based coatings on the surface of steels. In TRD technique, there is a controlled formation on the substrate surface. There are many application areas where this technique is used. Due to the formation of hard layers with TRD, it is used in molds, cutting tools, knives, auto parts, parts used as guides in the textile industry. Diffusional coatings can be produced by various methods, mainly box cementation processes and chemical vapor deposition (CVD). In this study, nickel aluminide-based coating layers were formed on the surface of pure nickel substrate materials, the surface of which was prepared metallographically, by aluminizing with the thermoactive diffusion technique. The process was carried out in an aluminum-based powder environment at 600°C, 700°C and 800°C temperatures and 2, 4 and 6 hours. The properties of the coatings formed on the surface were revealed by making microstructural examinations, phase analyzes, hardness measurements, corrosion testing and oxidation experiments. In the study, it was observed that the coating formed on the nickel surface was successfully obtained and had a homogeneous and well-bonded porosity-free structure with 20-250 µm thickness, consisting of Ni3Al2 and NiAl based phases and a hardness of 780-1050 Hv0.02 and corrosion and oxidation resistant.