FBE- Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Lisansüstü Programı - Yüksek Lisans
Bu koleksiyon için kalıcı URI
Gözat
Yazar "Alp, Emre" ile FBE- Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Lisansüstü Programı - Yüksek Lisans'a göz atma
Sayfa başına sonuç
Sıralama Seçenekleri
-
ÖgeMolibden Katkılı Elmas-benzeri Karbon Filmlerin Üretimi, Karakterizasyonu Ve Tribolojik Özellikleri(Fen Bilimleri Enstitüsü, 2014-02-21) Alp, Emre ; Kazmanlı, Kürşat ; 441787 ; Malzeme Bilimi ve Mühendisliği ; Material Science and EngineeringKarbon temelli kaplamalar birçok bilim dalına konu olmakta ve endüstriyel olarak kullanılmaktadır. Karbon doğada bol bulunan ve endüstriyel anlamda ekonomik bir elementtir. Karbon temelli malzemeler, elmasta olduğu gibi yüksek sertlik ve termal iletkenlik gösterirken, grafitte yumuşak ve yağlayıcı özellik göstermektedir. Bunların yanında karbonun karbon nano tüp, fuleren, karbon-karbon kompozit camsı karbon ve karbon nano fiberler gibi allotropları vardır. Elmas benzeri karbon ince filmler yüksek sertlik, düşük sürtünme ve yüksek aşınma dirençlerinden dolayı katı yağlayıcı olarak tribolojik uygulamalarda kullanımı oldukça yaygındır. Elmas benzeri karbon filmler ilk olarak 1950’lerde Schmellenmeier tarafından keşfedilmiştir ancak Eisenberg ve Chabot’un 1970’lerde yaptıkları çalışmalar ile ilgi çekmiştir. Daha sonra ki yıllarda hakkında bir çok bilimsel yayın yapılmış ve patent alınmıştır. Elmas benzeri karbon filmlerin tribolojik uygulamalardaki performansı büyük oranda onun altlığa yapışma özelliğine bağlıdır. Silikon ve titanyum gibi karbür yapabilen altlıklara ve arakatman kullanılarak yapılan uygulamalarda yapışma mukavemeti iyidir. Elmas benzeri karbon filmlerin doğasından kaynaklanan yüksek basma gerilmeleri içermesi ve yüksek sıcaklıklarda faz değiştirmesi dezavantajlarındandır. Nano kristal yapılar ya da nano fazlar içeren elmas benzeri karbon filmler fiziksel ve kimyasal buhar biriktirme teknikleriyle zorlu şartlarda kullanım için üretilebilmektedir. Son yıllarda hibrit buhar biriktirme sistemlerinin geliştirilmesiyle elmas benzeri karbon filmlerin özelliklerinin daha kolay kontrol edilebilmesiyle endüstriyel uygulamalardaki dayanım gereklilikleri ve performansları arttırılmıştır. Metaller (Ti, Cu, W, Mo, Ta, Cr, Ni…), hafif elementler (B,Si, N, O, F) veya bunların kombinasyonlarıyla alaşımlanan ya da katkılanan elmas benzeri karbon filmlerin sertlik, iç gerilme, yapışma, tribolojik özellikleri, elektrik ve termal iletkenlikleri ve biyo-uyumlulukları değiştirilebilmektedir. Amorf yapı içerisine gömülen katkılandırılmış elementler matriks içerisinde tek bir faz olarak ya da ayrı bir ikincil faz olarak nano ölçeklerde oluşturulabiliyor. Bu nano kompozit ya da çok katmanlı filmler geliştirilmiş sertlik, tokluk ve yapışma özellikleriyle üstün aşınma dirençleri sergilemektedirler. Elmas benzeri karbon filmlere Nb, Ti, W ve Mo gibi karbür yapma afiniteleri yüksek metalik elementlerin katkılanması onun amorf matriks içerisinde nano kristal karbür taneleri olarak dağılmasına yol açmaktadır. Bu nano kompozit kaplamaların sertlik değerleri 30 Gpa’ ın üstüne çıkan değerler gösterebilmektedir. Hatta hidrojen içermeyen atmosferlerde üretilen elmas benzeri karbon ince filmlerin sertliklerinin neredeyse 90 GPa’ a kadar çıktığı belirtilmiştir. Elmas benzeri karbon filmlerin tribolojik uygulamalarda kullanımının çok büyük bir ilgi görmesinin nedeni yüksek sertlik ve yüksek kimyasal kararlılık göstermesiyle birlikte çok düşük sürtünme katsayısı ve aşınma katsayısı göstermesidir. Son yıllarda, elmas benzeri karbon yapıların tribolojik uygulamalarda kullanımı artan bir ivmeyle devam etmektedir. Bu çalışma, metan ve argon gaz ortamında yüksek vakum değerlerinde paslanmaz çelik altlık üzerine darbeli manyetik alanda sıçratma ve plazma destekli kimyasal buhar biriktirme hibrit yöntemiyle amorf karbon matriks içerisine molibden katkılamayı amaçlamaktadır. Metan-argon gaz karışımındaki argon miktarının değiştirilmesiyle amorf matriks içerisinde farklı molibden içerikleri oluşturulmuştur. Elmas benzeri karbon amorf matrikste artan oranda molibden katkısının oluşumu metan gazının kaplama ünitesine akış hızı sabit tutularak argon gazının kaplama ünitesine giriş hızı artırılarak yapılmıştır. Değişen molibden içeriğiyle matriks içerisinde oluşan nano-molibden karbür fazlarının aşınma ve sürtünme davranışlarına etkisi irdelenmiştir. Üretilen faklı molibden içerikli elmas benzeri karbon filmlerin yapısal ve kompozisyonel değerleri Raman spektrometresi, XRD ve EDS tekniklerini kullanan cihazların yardımıyla incelenirken sertlik ve tribolojik özellikleri mikrosertlik ve disk üzeri top aşınma cihazlarının yardımıyla incelenmiştir. Molibden katkılı elmas benzeri karbon filmlerin paslanmaz çelik altlığa yapışma özellikleri için kaplamalara çizik testi uygulanmıştır. Bunun yanında çizik testinin doğruluğunu pekiştirmek ve kaplamada oluşacak kırık tiplerine göre yorumlamak amacıyla Rockwell Testi uygulanmıştır. Bütün sonuçlar irdelendiğinde molibden katkısının kritik bir değere kadar elmas benzeri karbon kaplamaların sürtünme ve aşınma özellikleri makul bir değerdeyken molibden katkısının artmasıyla kaplamaların sürtünme ve aşınma özellikleri kötüleşmiştir.