Süperalaşımların nitrürlenerek yüzey özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Nikel bazlı süperalaşımlar yüksek sürünme ve oksidasyon dirençleri nedeniyle özellikle yüksek sıcaklıkta çalışan türbin kanatları ve uçak motorları gibi parçaların imalatında yaygın olarak kullanılmaktadır. Fakat bu malzemelerin aşınma dirençleri diğer mekanik özelliklerine nispeten çok düşüktür. Özellikle çeliklerin yüzey özelliklerini geliştirmek için kullanılan plazma nitrürleme yöntemi ile nikel bazlı süperalaşımların nitrürlenebilirliği hakkında yeterli ve detaylı çalışmalar henüz bulunmamaktadır. Nikel bazlı süperalaşımların plazma nitrürleme davranışı çok karmaşıktır ve henüz kesin olarak açıklaması yapılamamıştır. Bu çalışmada bir nikel bazlı süperalaşım olan Wirolloy alaşımı kullanılarak plazma nitrürleme yöntemi ile nitrürlenmiştir. Nitrürleme işlemi %85 H2+%15 H2 sabit gaz karşım oranında farklı işlem sıcaklıklarında ve işlem sürelerinde yapılmıştır. İşlem parametrelerine bağlı olarak elde edilen tabakaların yapıları, bu yapıların değişimine etki eden faktörler metalografik muayene ve XRD analizleri ile incelenmiştir. Ultra mikrosertlik yöntemiyle ve aşınma denyleri ile bu tabakaların mekanik özellikleri üzerine işlem parametrelerinin etkisi araştırılmıştır. Tüm incelemeler sonucunda Wirolloy nikel bazlı süperalaşımın nitrürlenme mekanizmasının açıklaması yapılmışılmıştır. Nickel based superalloys has been using to manufacturing of high temperature parts such as turbine blades jet engines because of the high creep and oxidation resistant widely. But wear resistance of this materials are very low on the contrary of mechanical properties. There are not as many studies on nitriding of nickel base alloys as there are on steels. Nitriding behaviors of nickel based superalloys are very complex and has not been explain completely. In this study, Wirolloy which is a nickel based superalloys was nitrided by plasma nitriding process. It was nitrided under %85 H2+%15 H2 constant gas mixtures and different nitridation conditions such as treatment times and temperatures. Depend on the treatment conditions, structures of nitrided layers and the factors which effect the changing of structures was examined by metallographic inspection and XRD analysis. Mechanical properties and effects of treatment parameters on mechanical properties of nitrided layers was examined by ultra microhardnes and wear testing. After the all investigation, nitriding mechanism of Wirolloy which is a nickel based superalloys was explained.