Metal Dünyası

Çelik

Demir

Maden

Alüminyum

Döküm

SEKTÖRLER HABERLER ÜRÜN TANITIMLARI TEKNİK YAZILAR DOSYALAR RÖPORTAJLAR BAŞARI HİKAYELERİ UZMAN GÖRÜŞÜ YAZARLAR FUARLAR ETKİNLİKLER PROFİLLER Editörden Künye YAYIN KURULU ARŞİV ABONELİK İLETİŞİM
YÜKSEK SICAKLIK OKSIDASYONUNA KARŞI NIOBYUM REFRAKTER METALI ÜZERINDE KORUYUCU BIR KAPLAMA
Candan Şen ELKOCA
 
Bülent Ecevit Üniversitesi  Alaplı Meslek Yüksekokulu Tepeköy Mevkii, Alaplı/Zonguldak
 
A PROTECTIVE COATING 0N NIOBIUM REFRACTORY METAL 
AGAINST HIGH TEMPERATURE OXIDATION
 
ÖZET
Yüksek sıcaklık uygulamalarında Nb metalinin tek başına üstün refrakter özelliklerinden faydalanmak için saf Nb altlık üzerinde kombine yöntemlerle yüksek sıcaklıklardaki oksidasyona dayanıklı bir kaplama oluşturulmuştur. Bu amaçla, önce kutu sementasyonuyla yüzeyde bir Nb aluminat tabakası oluşturulmuştur. Oluşan tabakanın oksidasyon direncini arttırmak için Plazma Elektrolitik Oksidasyon (PEO) yöntemiyle kaplama yüzeyinde bir oksit filmi yaratılmıştır. Yüksek sıcaklıkta ve inert atmosferde gerçekleştirilen uzun süreli bir ısıl işlemle yüzeydeki oksit filmi daha kararlı bir hale getirilmiştir.
 
Anahtar kelimeler: Yüksek Sıcaklık Oksidasyonu, Niobyum, Kutu Sementasyonu, Plazma Elektrolitik Oksidasyon
 
ABSTRACT
A coating which resistant to high temperature oxidation was generated on Nb substrate to utilize the superior refractory properties of Nb metal in high temperature applications. For this purpose, first a Nb aluminite layer was produced on the surface by pack cementation. To increase the oxidation resistance of the layer an oxide film was generated on the coating layer by Plasma Electrolytic Oxidation (PEO). The oxide film was stabilized by inert atmosphere annealing at high temperature
 
Keywords: High Temperature Oxidation, Niobium, Pack Cementation, Plasma Electrolytic Oxidation
 
1.GİRİŞ
Günümüzde jet motorları ve gaz türbinlerinin performanslarının arttırılabilmesi için yüksek sıcaklıklara dayanıklı malzemelere ihtiyaç duyulmaktadır. Bu tür bir malzemenin yüksek ergime noktasına, düşük yoğunluğa, 1300-1400°C sıcaklıklarında iyi bir oksidasyon direncine ve mukavemete sahip olması beklenir
 
Refrakter metallere yüksek sıcaklık uygulamalarında sıklıkla başvurulmaktadır. Nb yüksek spesifik dayanımı ve yüksek sıcaklıklardaki yüksek elastise modülü gibi mükemmel mekanik özelliklerinden dolayı bu tip uygulamalar için aday malzemelerdendir1. Ancak oluşan Nb oksitlerin koruyucu nitelikte olmamamektedir. 1000oC’de argon gazı altındaki tavlama işlemi sonrasında kaplama yüzeyindeki fazların NbAl3 ve a-Al2O3 fazlarından oluştuğu görülmüştür. Burada PEO işlemi sonrasında mevcut olduğu düşünülen amorf Al2O3 fazının ne kadarının a-Al2O3’e çevrildiği belirlenememiştir.
 
Şekil 1. Sementasyon tabakasının XRD analizi
 
800-1100oC sıcaklıklarındaki oksidasyon sırasında çıplak Nb metali üzerinde kalın ve dökülgen bir tufal oluştuğu görülmüştür (Şekil 2). X-ışınları analizi bunun Nb2O5’ olduğunu ortaya koymuştur. Aluminat kaplamalar Nb alaşımlarının oksidasyon direncini geliştirmek için oldukça etkin olmasına rağmen kaplama ve taban malzemesi arasındaki ısıl genleşme uyumsuzluğundan dolayı kaplamada çatlaklar oluşabilmektedir. Bu çatlakların bir kısmının metalografik numune hazırlama işlemleri sırasında da oluştuğu düşülmektedir. PEO ve Ar altındaki tavlama işlemleriyle yüzeyde oluşan Al2O3 filmi kısmi bir bariyer oluşturarak içeriye doğru olan oksijen difüzyonunu engellemektedir. Oluşan koruyucu nitelikteki film saf Nb metalinin oksidasyon davranışı üzerinde pozitif bir etkiye sahiptir (Şekil 3). Çıplak Nb ile karşılaştırıldığında kaplanmış numunelerin oksidasyon hızı yüksek sıcaklıklarda oldukça düşmektedir.
 
 
Şekil 2. Oksidasyon tesleri sonrasında numunelerdeki değişim
 
 
Şekil 3. Oksidasyon teslerinde gözlenen ağırlık değişimi
 
 
4. Sonuç
• Aluminat kaplamalar Nb alaşımlarının oksidasyon direncini geliştirmek için oldukça etkin olmasına rağmen kaplama ve taban alaşım malzemesi arasındaki  ısıl genleşme uyumsuzluğundan dolayı kaplamada kolaylıkla çatlaklar oluşabilmektedir. 
• PEO ve 1000oC’de Ar altındaki tavlama işlemleriyle yüzeyde koruyucu nitelikte Al2O3 fazı oluşmaktadır. 
• Koruyucu oksit filmi saf Nb metalinin oksidasyon davranışı üzerinde pozitif bir etkiye sahiptir. Çıplak Nb ile karşılaştırıldığında kaplanmış numunelerin oksidasyon hızı yüksek sıcaklıklarda oldukça düşmektedir. 
 
Kaynaklar
[1] Y. Murayama and S. Hanada, “High temperature strength, fracture toughness and oxidation resistance of Nb-Si-Al-Ti multiphase alloys,” Science and Technology of Advanced Materials, vol. 3, pp. 145-156, 2002.
[2] T. F. Kumon, R. O. Suzuki and K. Ono, “Oxidation resistant coating for niobium by combining hot dipping in molten aluminum coating and anodic oxidation,” J. Japan Inst. Metals, vol. 59, no. 9, pp. 967–972, 1995.
[3] S. Majumdar,  A. Arya, I.G. Sharma, A.K. Suri and S. Banerjee, “Deposition of aluminide and silicide based protective coatings on niobium,” Applied Surface Science, vol. 257, no. 2, pp. 635–640, 2010.
 
[4]  M. Fukumoto, Y. Matsumura, S. Hayashi, T. Narita, K. Sakamoto, A. Kasama and  R. Tanaka, “Coatings of Nb-based alloy by Cr and/or Al pack cementations and its oxidation behavior in air at 1273-1473 K,” Materials Transactions, vol. 44, no. 4, pp. 731-735, 2003.
[5] J. A. Curran and T.W.  Clyne, “Thermo-physical properties of plasma electrolytic oxide coatings on aluminium,” Surface & Coatings Technology, vol. 199, no. 2, pp. 168-176, 2005.
[6] V. Dehnavi, D. W. Shoesmith, B. L. Luan, M. Yari, X. Y. Liu and S. Rohani,” Corrosion properties of plasma electrolytic oxidation coatings on an aluminium alloy–The effect of the PEO process stage,” Materials Chemistry and Physics, vol. 161, pp. 49-58, 2015.
 

 

Paylaş Tweet Paylaş
4732 kez okundu
GÜNCEL YAZILAR
Farklı Oranlarda Sic Takviyesinin Sıcak Pres ile Üretilen Magnezyum Matrisli Kompozitlerin Sertlik ve Aşınma Özelliklerine Etkisi*
Beyza BİÇER(a,b)  Muzaffer ZEREN(a)  (a) Kocaeli Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü (b) Ferro Dök&uu DEVAMI...
Sert Lehimlemede Standardizasyon Süreci — BQTC, pBPS, BPS ve BPAR İşlemleri*
Dr.–Müh. Onur BALKAN Dr.- Ing. Savaş YAVUZ TEKNOLAB®, Teknoloji Laboratuvar Hiz. Ltd. Şti.   *Standardization Procedure on Brazing — BQTC, pBPS, BPS, and BPAR Pr DEVAMI...
PMT vs CMOS: Metal Analiz Dedektör Teknolojilerinde Paradigma Değişimi
Yazan: Spectro Çeviren: Bes Mühendislik   1. Giriş Metal numunelerin analizi, her zaman kolay değildir. Zorlayıcı örnekler genellikle büyük dökümh DEVAMI...
3-Boyutlu Katmanlı İmalat ve Otomotiv Uygulamaları*
Şüheda ÖZEL, Kocaeli Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Muzaffer ZEREN, Kocaeli Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği B&o DEVAMI...
2020 Yılı ve Sonrasında Gerçekleştirilecek Tahliyeler için Binaları Nasıl Hazırlayabiliriz?
Yılmaz Özcan  Eaton Elektrik Türkiye Ülke Müdürü   Herhangi bir binanın tahliyesindeki temel hedef insanları korumaktadır. Bina içinde kişiler DEVAMI...
Pozitif Malzeme Tanımlamada Potansiyel Bir Yenilik —Lazer—Optik Emisyon Spektrometre Teknolojisi*
Dr.–Müh. Onur BALKAN, Metalürji & Malzeme Müh. Dr.- Ing. Savaş YAVUZ TEKNOLAB®, Teknoloji Laboratuvar Hiz. Ltd. Şti.   *A Novel Potential Technique for Po DEVAMI...
Preparation of Silica Aerogel by Ambient Pressure Drying Process using Perlite and Quartz*
Nazan Saraç Çoban, Nil Toplan Sakarya Üniversitesi, Metalurji ve Malzeme Mühendisliği *Perlit ve Kuvars Kullanılarak Atmosfer Basıncında Kurutma ile Silika Aerojel Sentezi DEVAMI...
Pozitif Malzeme Tanımlama Spektrometreleri*
Dr.–Müh. Onur BALKAN, Metalürji & Malzeme Müh. Dr.–Ing. Savaş YAVUZ - Metalürji Yük.Müh. TEKNOLAB®, Teknoloji Laboratuvar Hiz. Ltd. Şti. &nbs DEVAMI...
Pozitif Malzeme Tanımlama*
    Dr.–Müh. Onur BALKAN, Metalürji & Malzeme Müh. Dr.–Ing. Savaş YAVUZ, Metalürji & Malzeme Müh. TeknoLab, Teknoloji Laboratuvar Hiz DEVAMI...
Basınçlı Döküm*
WA Butler, General Motors, Bloomington, IN, USA G Timelli, University of Padova, Vicenza, Italy  E Battaglia, University of Padova, Vicenza, Italy F Bonollo, University of Padova, Vicenza, Ita DEVAMI...
Yüksek Frenkanslı İndüksiyon Kaynaği ile Üretilen Borularda Kaynak Kesitinin Şekillendirme Kabiliyetine Etkisi̇*
Bora Yıldız Bantboru San. ve Tic. A.Ş. GOSB 700. Sok. No: 712 Posta kodu: 41480 Gebze-Kocaeli/Türkiye byildiz@bantboru.com   * The Effect Of The Welding Section On The Formabili DEVAMI...
EWM Teknolojisi Terranets BW GmbH Şantiyesinde Kullanılıyor... Degauss 600 ile Boru Hatlarının Manyetikliğini Giderme
Burada her bir kaynak dikişi mükemmel olmalıdır – yüksek basınçlı gaz boru hatları en yüksek güvenlik standartlarına uygun olmalıdır. Bu nedenle terranets bw GmbH DEVAMI...
Wolfram-Oksit (W0₃) Metal Katkili İnce Filmlerin Üretim Teknikleri
1 İsmail ARABACI  2 Emin YAKAR 1 Makine Yük. Müh., Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi, ismailarabaci39@gmail.com  2 Dr. Öğr. Üyesi, Çanakkale Onseki DEVAMI...
Akıllı Dökümhane Sistemleri
TekIn Oy info@tekin.fi, www.tekin.fi   Günümüzde ürün kimliklendirme ve veri giriş kabiliyeti ile, makine, ürün ve sistemlerin tedarik zinciri boyunc DEVAMI...
Krank Milleri Üzerindeki Eğimli Yağ Deliklerinin Üretimini Hızlandırma
Krank mili motorun kalbidir, yatay hareketi dönüş hareketine çevirir; aracın hareket etmesi onun sayesindedir. Krank milleri yapısal olarak karmaşık parçalardır, ancak binek ot DEVAMI...
Endüstriyel Temizlik İş Yerlerinin Daha İyi ve Daha Güvenli Olmasına Nasıl Katkıda Bulunur?
Diğer iş yerlerinde olduğu gibi, endüstriyel bir ortam da düzgün çalışılabilmesi için belirli bir düzeyde temizlik ve organizasyon gereklidir. Farklı endüstriler DEVAMI...
İşbirliği Projelerinin Yenilikçi Şirketlerin Performanslarına Katkısı
D. Cölle1, CG Aneziris2, F. Etienne1, MP Wiessler1 1EKW GmbH, Eisenberg, Almanya 2Seramik, Cam ve Yapı Malzemeleri Enstitüsü, TU Bergakademie Freiberg, Freiberg, Almanya Daniel.Coell DEVAMI...
Ekstrüzyon Kalıplarının Aşınma Dirençlerinin Isıl İşlem ve PVD Kaplama Metoduyla Arttırılması (Improvement of Wear Resistance of Extrusion Dies by Heat Treatment and PVD Coating Method)
M. Ümit BÜYÜKFIRAT, Cüneyt ARSLAN İstanbul Teknik Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü, Ayazağa, İstanbul umitbuyukfirat@hotmail.com, ar DEVAMI...
Kaynak Uygulamalarında Standardizasyon Süreci – WQTR, pWPS, WPS, WPQR İşlemleri --- Standardization Procedure on Welding Applications – WQTR, pWPS, WPS, WPQR Processes
Dr.–Müh. Onur BALKAN, Metalürji & Malzeme Müh. Dr.–Ing. Savaş YAVUZ, Metalürji & Malzeme Müh. TeknoLab, Teknoloji Laboratuvar Hiz. Ltd. Şti.   DEVAMI...
İnce Duvarlı Alüminyum Parçaları İşlemek için Daha İyi Bir Yol
Sandvik Coromant'ın M5F90 yüzey frezesi, otomotiv parçası üreticilerine önemli kazançlar sağlıyor.   Çapak, çentiklenme veya çizilme ol DEVAMI...
Otonom Mühendislik ile Döküm Maliyetini Minimuma İndirme
Üretim maliyetlerinin düşürülmesi dökümhaneler ve döküm alıcıları için her zaman temel hususlardan biridir. Yeni bir yolluk sistemi tasarlanırken ana hed DEVAMI...
En Çok Okunanlar Son Eklenenler
YAYIN AKIŞI
FACEBOOK
TWITTER
INSTAGRAM