Soğuk sprey eklemeli imalat yöntemiyle üretilen ınconel 718 süperalaşımının yüzey özelliklerine kutu alüminyumlama işleminin etkisi

Abstract

Inconel 718, 650 C sıcaklığa kadar yüksek sıcaklık dayanımı sayesinde gaz türbin motorlarında geniş uygulama alanlarına sahip demir-nikel süperalaşımıdır. Alaşım geleneksel olarak dövme ve haddeleme yöntemleri ile üretilse de son yıllarda alternatif üretim yöntemleri uygulanmaktadır. Alternatif uygulamalardan biri aslen bir yüzey kaplama metodu olan soğuk sprey yöntemidir. Yüzey kaplama uygulamalarında kullanılan yönteme benzer olarak kaplama malzemesinin yüksek hızlarda ve düşük sıcaklıklarda püskürtülmesine dayanan yöntem, kütlesel parça üretilmesi için de kullanılmaktadır. Uygulama sıcaklığının düşük olması altlık malzemesinin başlangıç mikroyapısının korunması için önemli bir avantaj oluşturmaktadır. Sprey ile birikim sağlanarak püskürtülen katmanların üzerine yöntem uygulanmaya devam ettikçe yeni katmanlar oluşması sağlanır. Bu şekilde hedef parçanın ana gövdesi oluşana kadar birikim süreci tekrarlanır. Soğuk sprey yöntemi ergime ve sinterleme gibi adımları barındırmayan bir eklemeli imalat metodu olarak tanımlanmaktadır. Inconel 718 süperalaşımının üretildiği haldeki yüksek sıcaklık mekanik özellikleri ve oksidasyon direnci yüksek olsa da alaşıma uygulanan farklı yüzey kaplamaları sayesinde bu özelliklerin iyileştirilmesi ve servis ömrünün arttırılması mümkündür. Uygulanan kaplama yöntemlerinden biri kutu alüminyumlama yöntemidir. Bu yöntem katı hal difüzyon mekanizması sayesinde altlık malzemenin yüzeyinde çeşitli nikel – alüminid fazları oluşmasını sağlar. Bu çalışmada soğuk sprey yöntemi ile üretilmiş Inconel 718 süperalaşımının kutu alüminyumlama yöntemi kullanılarak kaplama uygulamasına uygunluğu incelenmiştir. Bu kapsamda 500 C, 550 C, 600 C, 650 C, 700 C olmak üzere 5 farklı sıcaklık parametresi için deneyler gerçekleştirilmiştir. Tüm sıcaklık parametreleri için deneyler 5 saat süreyle uygulanmıştır. Kaplama işlemi için çalışma sıcaklıklarının nispeten düşük belirlenmesi ile hem uygulama maliyetlerinin düşürülmesi hem de altlık malzemesinin mikroyapısının korunması hedeflenmiştir. Deneyler sonrasında kaplama ve altlık mikroyapıları optik mikroskop ile incelenmiştir. 700 C sıcaklık için yaklaşık 61 µm, 650 C sıcaklık için yaklaşık 30 µm, 600 C sıcaklık için yaklaşık 20 µm kaplama kalınlığı oluştuğu gözlenmiştir. Kaplama bölgesinde oluşan fazların belirlenmesi için XRD analizleri gerçekleştirilmiştir. Ek olarak kaplama bölgesinin morfolojisini incelemek için SEM – EDS analizleri gerçekleştirilmiştir.