Plazma daldırma iyon implantasyonu uygulanmış AISI 4140 çeliğinin yüzey özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Plazma daldırma iyon implantasyonu yöntemi dünya üzerinde çok yeni bir teknolojidir, parçaların hem ömrünün uzatılması ve hem de parçanın kullanım ömrü süresince kullanım kalitesinin arttırılmasını sağlayan bir yöntemdir. Plazma daldırma iyon implantasyonu, azot, karbon ve bor gibi elementlerin iyonlarının bir katı kütle içine herhangi bir yöntemle enjekte edilmesini amaçlamaktadır. Plazma daldırma iyon implantasyonu (PIII veya PI3) yöntemi, yüksek enerjiye sahip iyonların yüzeye bombardımanı ile iyi bir yüzey modifikasyonu sağlar._x000B_Modern yüzey kalitesi geliştirme yöntemlerinden biri olan plazma daldırma iyon implantasyonu, yarı iletkenlerin üretiminden, makine parçalarının yüzey özelliklerinin iyileştirilmesine hatta bio-uyumlu vücut içi protez malzemelerinin geliştirilmesine kadar pek çok uygulama alanına sahiptir. Iyon implantasyonu yöntemi uygulanmış malzeme yüzeylerinde, yüksek sertlik, yorulma ve aşınma dayanımı ile korozyon direnci yüksek bir tabaka elde edilir._x000B_Bu tez çalışmasında AISI 4140 (42CrMo4) ıslah çeliği 8 ? 40 kV, 150 ? 1500 Hz ve 10 ? 55 mikrosaniye değerleri arasında farklı parametrelerde azot gazı kullanılarak 2 saat sabit süreyle Plazma Daldırma İyon İmplantasyonu işlemine tabi tutulmuştur. İşlem parametrelerine bağlı olarak elde edilen tabakaların yapıları, bu yapıların değişimine etki eden faktörler SEM ve XRD analizleri ile incelenmiştir. Ayrıca oluşan tabakaların sertlik değişimleri mikrosertlik yöntemiyle incelenmiş ve tabakaların özellikleri üzerine işlem parametrelerinin etkisi araştırılmıştır. Plasma immersion ion implantation method is a new tecnology in the world, this method provide increasing the lifetime of materials and increasing quality of existing materils. Plazma immersion ion implantation purposes that the ions of elements such nitrogen, carbon and boron penetrate into a solid mass with a kind of method. Plasma immersion ion implantation (PIII or PI3) is now a well-established method of adding high-energy ion bombardment to surface treatment processes._x000B_As one of the modern surface quality development methods, plasma immersion ion implantation has many application fields from semi conductor manufacturing to improving surface characteristics of machine parts and even developing bio-medical implants. In ion implanted material surfaces, a layer that has high hardness, fatigue, wear and corrosion resistance is obtained._x000B_In this thesis study, AISI 4140 (42CrMo4) steel was nitrided by Plasma Immersion Ion Implantation between 8 ? 40 kV, 150 ? 1500 Hz and 10 ? 55 microsecond parameters by using nitrogen for 2 hours. Depend on the treatment conditions, structures of nitrided layers and the factors which effect the changing of structures were examined by SEM and XRD analysis. Also the hardness changings of the nitrided layers were examined by microhardness and the affect of the treatment parameters on mechanical properties of nitrided layers were researched.