Yu¨ksek Kırılma Tokluğuna Sahip Sert Kaplamaların Geliştirilmesi

Talaşlı imalatta kullanılan kesici uçların metal işleme performanslarını artırmak, ürün kalitesini yükseltmek ve üretim maliyetlerini ve sürelerini düşürmek açısından büyük önem taşır. Bu amaçla kesici uçların üzerine sert kaplama uygulanması endüstride sıklıkla kullanılır. Bu kaplamalar hem aşınma dayanımını artırarak kesici uçların ömrünü uzatır hem de daha yüksek hızda ve kuru işlemeye olanak tanır.Endüstride kullanılan aşınma önleyici metal nitrür kaplamaların önemli bir dezavantajı kırılgan olmalarıdır. Bu sorunu en aza indirmek için, kaplamaların sertliğinin yanında kırılma tokluğunun da yüksek olması gerekir. Son yıllarda yapılan yoğunluk fonksiyonel teorisi hesaplamaları TiAlN ve CrAlN gibi kaplamalara yapılacak refrakter element eklemelerinin (Ta, W, Nb, Zr gibi...), kırılma tokluğunu büyük ölçüde artırabileceğini göstermiştir. Bu teorik çalışmaların öngörülerinin endüstrinin yararına kullanılabilmesi için deneysel olarak araştırılması gerekir.Önerilen bu projede, endüstride yaygın olarak kullanılan AlTiN ve CrAlN kaplamalara yapılacak refrakter element eklemelerinin, kırılma tokluğu başta olmak üzere mekanik özelliklere ve aşınma dayanımı ile metal işleme performansına etkileri araştırılacaktır. Öncelikle laboratuvar ölçeğindeki bir sistemde reaktif magnetron saçtırma yöntemiyle kaplamalar üretilip ayrıntılı şekilde analiz edilecektir. Elde edilecek bulgular ışığında üstün özellik gösteren kaplamalar endüstriyel bir katodik ark biriktirme sisteminde tekrarlanacaktır. Böylece kaplamaların endüstriyel ölçekte uygulamaya geçmesi durumunda ne gibi bir performans gösterecekleri, içyapı analizi, mekanik ölçümler ve metal işleme deneyleri ile incelenmiş olacaktır.Çeşitli alaşım eklemelerinin kırılma tokluğuna etkisinin detaylarıyla bilinmemesinin en büyük sebebi ince filmlerde kırılma tokluğu ölçümünün zorluğudur. Önerilen projede, bu sorunun üstesinden gelebilmek için son yıllarda geliştirilen yeni nesil mikrokırılma ölçümlerden faydalanılacaktır. Odaklanmış iyon demeti aracılığıyla tamamen kaplama malzemesinden oluşan bir mikrokiriş üretilecek, ve bir nanosertlik cihazı aracılığıyla test edilecektir. Bu çalışma ile, W alaşımlı TiAlN ve CrAlN kaplamaların kırılma tokluğu literatürde ilk kez ölçülecektir.Farklı alaşım oranlarındaki kaplamalar için elde edilecek veriler, metalik nitrürlerin içyapı-mekanik özellik-aşınma performansı ilişkilerinin malzeme bilimi açısından daha iyi anlaşılmasını sağlayacaktır ve yukarıda bahsedilen yoğunluk fonksiyonel teorisi öngörülerini test etmiş olacaktır. Ayrıca bu bilgiler ışığında endüstriyel kullanıma en uygun alaşım oranları ve yapıları tespit edilecek ve bu alaşımlı kaplamaların uygulamaya geçmesinin yolu açılacaktır. Yüksek kırılma tokluğu ve sertliği bir arada sunan bu kaplamalar, kesici uçların ömürünü uzatmak ve daha hızlı ve kuru işleme olanak sağlamak suretiyle üretim maliyetlerini düşüren ve çevreye zararlı soğutucuların azaltılmasına katkıda bulunan yüksek katma değerli ürünler için prototip niteliğinde olacaklardır.

Çalışmamızda başlangıç malzemesi olarak nitrat tuzlarından hareketle katkılı Y2O3 tozlarının üretimi sol-jel yöntemiyle yapılacaktır. Şelat yapıcı olarak sitrik asit (C6H8O7) kullanılacak ve amonyak (NH3)çöktürme yapılacaktır. Elde edilen tozlar 00-1200 C aralığında çeşitli sıcaklıklarda kalsinasyona tabitutulacaklardır. Tozlar XRD, XPS, SEM-EDS, Raman analizleri ve fotolüminesans ölçümleri yapılarakkarakterize edileceklerdir.Üretilen tozlardan uygun olan tozlar seçilecek ve elektron demetiyle buharlaştırma (e-beam PVD) tekniğinden faydalanarak çeşitli altlıklar üzerine ince film olarak kaplanacaktır. Filmin kalınlığı malzemenintransparan, opak ya da yarı transparan olmasını etkileyeceğinden dolayı film kalınlığının optimum değeribelirlenecek ve kaplamalar aynı koşullarda yapılacaktır. Ardından filmlerin XRD, SEM-EDS, XPS, Ramananalizleri yapılacaktır. Ayrıca, kaplamaların elektrolüminesans ölçümleri yapılacaktır.

Bu araştırma projesinin konusu (Ti,Mg)N ve TiN ince film kaplı titanyum plakaların in vivo koşullarda kemik kaynaması üzerineetkilerinin ve mevcut kemik dokuyla yeni bağlar kurabilme (osteoentegrasyon) potansiyellerinin belirlenmesidir. In vitrokoşullarda kemik hücreleri ve kök hücreler (rBMSCs) ile yapılan çalışmalarda belirli bir Mg oranını içeren ( 10 at) yüzeylerdehücre tutunması, çoğalması ve farklılaşmasının Mg içermeyen yüzeylere kıyasla daha iyi olduğu gösterilmiştir (Onder vd., 2015,Onder vd., 2016). Bu çalışmalar (Ti,Mg)N kaplamaların TiN kaplamalara alternatif olabileceğini göstermiştir. İmplantmalzemelerin in vitro koşullardaki davranışları ile in vivo koşullardaki davranışlarının farklılık göstereceği göz önüne alınırsa,klinik uygulara geçilmeden önce hayvan deneylerinin yapılması gerekmektedir ki, proje kapmasında yapılacak olan çalışmalarbu amaçla planlanmıştır

Proje kapsamında TiNve TiAlN kaplamalara uygulanan darbeli hızlandırma voltajının etkileri incelenmiştir.

Proje ile ilgili açıklama girilmemiştir.

Proje No 0568 STZ 2013 2Ti Al N temelli solar soğurucu kaplamaların geliştirilmesi ve bu kaplamaların silisyum ile katkılandırılarak yüksek sıcaklığa daha dayanıklı kaplamaların üretilmesi

1001 - Araştırma

Li iyon Pil Teknolojisine Yönelik Anot Malzemelerin Geliştirilmesi

Proje No 111G068TÜBİTAK 1007 KAMAG PROJESİBu proje Rockwell Brinell ve Vickers sertlik ikinci seviye referans sistemlerinin tasarımı geliştirilmesi kurulması performans deneyleri ve ulusal uluslararası standartlara izlenebilirlik sağlamasına yönelik çalışmaları içermektedir

Proje ile ilgili açıklama girilmemiştir.

1001 - Araştırma

Proje ile ilgili açıklama girilmemiştir.

STZ 1278 Motor silindir kafa sisteminin test sistematiği geliştirilmesi

Proje ile ilgili açıklama girilmemiştir.

Proje No 110M390Koruyucu Tribolojik TiN Temelli Kaplamaların Yapısal ve Mekanik Özelliklerinin İncelenmesi

1001 - Araştırma

Proje No 110M148Lityum iyon piller için CuSn ve CuSi alaşımlı anod üretimi ve karakterizasyonu

Proje No 109M313NOx gaz sensörleri geliştirilmesi

Proje No 105M146Tribolojik amaçlı nanokompozit yapılı kaplamaların geliştirilmesi

Proje No 105M059İnce film kaplamalar

Proje No 105M063Ultrasonik Sprey Piroliz Yöntemiyle nano toz üretimi

Proje No 101T188Biyobozunur Polimerik ve Kompozit Biyomateryallerin Sentez Üretim Karakterizasyon Uygulamaları