Bülent Bostan

Magnezyum alaşımları hafiflikleri ile ön plana çıkan fakat düşük aşınma ve korozyon dayanımları nedeni ile biyomalzeme sektöründe hak ettiği ilgiyi göremeyen bir alaşım grubudur. Tantal elementini içeren alaşımlar ve kaplanmış malzemeler implant sektöründe kullanılmakta ve gösterdikleri yüksek korozyon dayanımı ve antibakteriyel özellikler sebebi ile sıkça araştırılmakta ve biyomalzeme olarak kullanılmaktadır. Gerçekleştirilen çalışmada, altlık üzerinde düşük sıcaklık etkisi nedeni ile magnezyum ve alaşımları için kullanıma uygun bulunan ve literatürde yeni yer bulmaya başlayan soğuk sprey kaplama yöntemi ile, farklı yüzey işlemleri uygulanan ZK60 Mg alaşım yüzeylerine tantal içerikli kaplamalar gerçekleştirilmiştir. Kaplamaların yüzey morfolojileri, aşınma ve korozyon dayanımları değerlendirilmiş ve yüzey işlemlerinin etkileri tartışılmıştır. Çalışma sonucunda kaplama işlemi öncesi kumlama işlemi uygulanan numunenin, asitte bekletme ve parlatma işlemleri uygulanan numunelere göre daha yüksek yüzey pürüzlülüğüne, daha kalın kaplama tabakasına ve daha yüksek aşınma dayanımına sahip olduğu gözlemlenmiştir. Fakat yüksek yüzey pürüzlülüğü lokal bölgelerde birikerek buralarda korozyon akımının yoğunlaşmasına ve korozyon dayanımının düşmesine neden olmuştur.

In this study, cryogenic treatment was applied to the 7*** series alloy, which is one of the aluminum alloys frequently used in the aviation and space industry, after the retrogression and re-aging process, and the phase formations were examined by thermal analysis. First of all, solution heat treatment was applied at 480 °C for 2 hours and water was given. After quenching, artificial aging heat treatment was applied at 120 °C for 24 hours. To start the RRA (retrogression and re-aging) heat treatment, after artificial aging, retrogression was performed at 200 °C for 10 minutes and quenched. Then, re-aging was performed at 120 °C for 24 hours and the aging process was completed. After the RRA heat treatment, cryogenic treatment was applied for 2 hours at -40 °C, -80 °C respectively. The heat treated samples were analyzed with a differential thermal analyzer and the transformations of GP, η′ and η phases were found. Since the η′ phase is known as the strength-increasing phase in the structure, the activation energies of each sample were calculated using the Augis-Bennet and Kissinger equations. The results showed that the activation energy of the sample treated with -40 cryogenic treatment was 50% less than the sample without cryogenic treatment. This situation proved with the Arrhenius equation that the formation of the η′ phase would be easier.

In this study, life time calculation of aluminum 7075 alloy with cryogenic and natural aging processes was performed by thermal analysis. The aluminum alloy was quenched after solid solution treatment at 480°C and naturally aged for 10-100 days at room temperature (25°C). Other samples were cryogenically treated at -40°C and -80°C for 2 hours after solid solution treatment at 480°C. After the cryogenic treatment, natural aging was done at room temperature for 10-100 days. At the end of each period determined for the samples, the hardness values were measured. It was observed that there was no significant change in hardness values at the end of 10 and 100 days at -80 °C. Thus, it was determined that the natural aging process does not start after cryogenic treatment at -80 °C. It was observed that the hardness value of naturally aged samples after cryogenic treatment at -40 °C increased more than the natural aged samples only. This showed that -40 °C improved the mechanism by creating a driving force in the material. Life time calculations between 30 °C and 320 °C also showed that -40 °C cryogenic treatment + natural aging increased life time by approximately 20% compared to natural aging alone.

Bu çalışmada 45ºC ve 80ºC‘de faz dönüşümü gösteren 1 mm kalınlığında NiTi saclar kullanılmıştır. Öncelikle, eğilebilirliği incelemek için üç nokta eğme testleri yapılmıştır. Bundan sonra bükülmüş saclardan alınmış numunelere sırasıyla; 750ºC, 800ºC, 850ºC ve 900ºC’de 1 saat çözündürme ısıl işlemleri uygulanmıştır. Bu numunelere sırası ile 300ºC’de 15, 30, 45, 60, 75 ve 90 dakika (dk.) süreyle yaşlandırma ısıl işlemi uygulanmıştır. Isıl işlem parametrelerinin etkilerini incelemek için Optik Mikroskop, Alan Emisyon Taramalı Elektron Mikroskobu (FESEM), Element Dağılım Spektrometresi (EDS) ve Haritalama (MAP) analizleri gerçekleştirilmiştir. Mekanik etkileri incelemek için her bir ısıl işlemden sonra makro sertlik verileri alınmıştır. Ayrıca Dinamik Mekanik Analiz (DMA) ile malzemenin yük altındaki mekanik davranışı incelenmiştir. Sonuç olarak, yaşlandırma ısıl işlemi sayesinde mekanik özellikler (sertlik ve depolama modülü) iyileştirilebilmiştir. En yüksek sertlik değeri, 80°C dönüşüm sıcaklığına sahip numunede, 900°C’de çözündürme ve 300°C’de 75 dk. yaşlandırma sonrası 414HV olarak ölçülmüştür. Ayrıca, depolama modülünde artış, tanδ değerinde ise düşüş meydana gelmiştir. NiTi alaşımlarının süper elastik özelliklerinden faydalanabilmek için, dönüşüm sıcaklıklarının üzerindeki sıcaklıkların kullanılması gerekliliği depolama modülü ölçümleri ile görülmüştür. 45°C dönüşüm sıcaklığına sahip numune için dönüşüm sıcaklığı altında depolama modül değeri ~21500MPa iken dönüşüm tamamlandıktan sonra ~ 28500MPa olarak ölçülmüştür.

In this study, MAO process, which is one of the surface coating methods, was applied to 7075-T6 Al alloy in a thin thickness and the relationship between its mechanical properties compared to its uncoated state was investigated. Surface microstructure images of the prepared samples, coating thickness from the cross section and eds analysis were measured by scanning electron microscope (SEM). With the XRD analysis, the peaks in the material on which the coating is made were determined and the difference was examined according to the uncoated state. How the coating affects the dislocation density was investigated. The microhardness value of the samples, which were coated with 2 µm MAO from the surface, was measured according to HV 0.5. The hardness value was thus increased by 50%. The weight loss of coated and uncoated materials was calculated. Despite such a thin coating, the wear resistance has increased approximately 8 times compared to the uncoated state.

Boron steels are a group of steels that stand out with their high wear resistance and hardenability. In this study, 33MnCrB5-2 boron steel was shaped by applying hot forging process. After the hot forging process, the microstructure examinations and mechanical tests of the materials were carried out. A group of materials was cryogenically treated at -80 °C for 2 hours. Then, a different group of materials was austenitized at 890 °C and quenched, and then tempered at 400 °C for 90 minutes. In the last group of materials, after tempering heat treatment, cryogenic treatment was applied at -80 °C for 2 hours. Hardness and abrasion tests were carried out on the samples that were subjected to cryogenic treatment and tempering heat treatment. Microstructure analyzes were examined with the help of scanning electron microscope (SEM) and optical microscope. Element distributions from different regions in the microstructure were analyzed with energy-dispersive X-ray spectrometry (EDS). The crystallite size of the materials were calculated by X-ray diffraction. The results showed that the hardness value and wear resistance of the samples that were cryogenically treated after tempering gave higher values compared to the other samples.

In this study, composite samples of WE43 (Mg-4Y-3RE-Zr) reinforced with nano-B4C particles in different ratios (0.5 and 2 wt.%) were prepared by spark plasma sintering (SPS). The powders were mixed in a 3-dimensional ball mill at 300 rpm. The mixed powders were then hot pressed under 35 MPa pressure at 525 °C for 6 min. XRD and FESEM-EDS instruments were used to characterize the composite samples. Microhardness and wear tests were performed to designate the mechanical properties. It was found that the highest hardness occurred in the composite sample with 2% nano-B4C composites. It was also found that tribological properties improved with the increase of nano-B4C content.

Bu çalışmada 7075 Al alaşımı çözeltiye alma ısıl işleminden sonra -40 °C de 2 saat kriyojenik işlem uygulanıp oda sıcaklığında 10 ve 100 gün yaşlandırma ısıl işlemi yapılmıştır. Diğer numuneler ise kriyojenik işlem uygulamadan doğal yaşlanma işlemi 10 ve 100 gün yapılmıştır. Her numune doğal yaşlanma işleminden sonra differential scanning calorimetry (DSC) ile analiz edilmiştir. Analizler sonucu ana mukavemetlenme fazı olarak bilinen yarı kararlı η′ fazının (MgZn2) dönüşüm eğrileri bulunmuştur. Johnson-Mehl-Avrami (JMA) ve Ozawa eşitliği ile avrami parametreleri (n) hesaplanmıştır. Hesaplamalar sonuncunda elde edilecek olan avrami parametresi ile dönüşümün gerçekleştiği fazın kaç boyutta büyüme ve çekirdeklenme gösterdiği araştırılmıştır. Sonuç olarak kriyojenik işlem sonrası 10 gün doğal yaşlandırma yapılan numunenin iki boyutta büyüdüğünü ve hacimsel çekirdeklendiğini göstermiştir. Sadece doğal yaşlanan numunelerin ve kriyojenik işlem sonrası 100 gün doğal yaşlanma yapılan numunenin ise tek boyutta büyüdüğü ve yüzeysel çekirdeklendiği bulunmuştur.

Dayanıklılığın, yani mukavemetin ağırlık oranının birincil gereklilik olduğu yapısal uygulamalarda demir esaslı malzemelerin benzer özelliklere sahip malzemelerle yer değiştirmesi gerekir. Isıl işlem görebilir 7075 alüminyum alaşımı, dayanımının çeliklerinkiyle karşılaştırılabilir olması ve otomobil, uçak endüstrisi ile denizcilik uygulamalarında yaygın olarak kullanılması nedeniyle araştırmacıların ortak ilgi alanına giren alüminyum alaşımlarından biri olarak kabul edilir. Yüksek sertlik ve mukavemetinin yanında hafifliği ile savunma endüstrisinin en önemli alaşımlarından biridir. Bu çalışmada ticari olarak satın alınan T651 ısıl işlemi uygulanmış Al – Zn – Mg– Cu alaşımının yeniden çözeltiye alma (retrogresyon) ve farklı yeniden yaşlandırma (re-aging) (RRA) sürelerine bağlı ısıl işlemleri sırasında meydana gelen değişimler, sistematik olarak değerlendirildi. Bu ısıl işlem döngüsü RRA ısıl işleminin ilk basamağı olan yeniden çözeltiye alma (retrogression) işleminde numuneler 200 °C sıcaklıkta 10 dakika sürelerde bekletilerek hemen oda sıcaklığındaki suda soğutulup ardından argon atmosferi korumalı fırında 120 °C sıcaklıkta sırasıyla 2-4-8-16-24-32 saat yeniden yaşlandırma (re-aging) işlemi uygulanmaları ile tamamlanmıştır. Numunelerin makro sertlik ölçümü (HV1) ve SEM mikroyapı incelemeleri yapılmıştır. EDS ve maping analizleri yapılarak elementel dağılımlar gözlemlenmiştir. X-RD analizleri yapılarak düzlemler arası mesafe ve ısıl işlem süresine göre mikro gerinim değerleri hesaplanmıştır. Çökeltilerin yeniden yaşlandırma süresi arttıkça dağılımları da artmıştır. Yapılan çalışma sonucuna göre en yüksek sertlik değeri 24 saat RRA ısıl işlem yapılan ve en yüksek mikro gerinim 8 saat RRA yapılan malzemede görülmüştür.