Metal Department of Tecnical Faculty

In the present study, AISI 8620 steel was plasma paste borided by using various B2O3 paste mixture. The plasma paste boriding process was carried out in a dc plasma system at temperatures of 973, 1023 and 1073 K for 2, 5 and 7 h in a gas mixture of 70% H2 -30% Ar under a constant pressure of 10 mbar. The properties of the boride layer were evaluated by optical microscopy, X-ray diffraction, Vickers micro-hardness tester and the growth kinetics of the boride layers. X-ray diffraction analysis of boride layers on the surface of the steel revealed FeB and Fe2B phases. Depending on temperature and layer thickness, the activation energies of boron in steel were found to be 124.7 kJ/mol for 100% B2O3.

In this study, the effects of a boronizing treatment on the corrosion and wear behaviors of AISI 316L austenitic stainless steel (AISI 316L) were examined. The corrosion behavior of the boronized samples was studied via electrochemical methods in a simulation body fluid (SBF) and the wear behavior was examined using the ball-on-disk wear method. It was observed that the boride layer that formed on the AISI 316L surface had a flat and smooth morphology. Furthermore, X-ray diffraction analyses show that the boride layer contained FeB, Fe2B, CrB, Cr2B, NiB, and Ni2B phases. Boride layer thickness increased with an increasing boronizing temperature and time. The boronizing treatment also increased the surface hardness of the AISI 316L. Although there was no positive effect of the coating on the corrosion resistance in the SBF medium. Furthermore, a decrease in the friction coefficient was recorded for the boronized AISI 316L. As the boronizing temperature increased, the wear rate decreased in both dry and wet mediums. As a result, the boronizing treatment contributed positively to the wear resistance by increasing the surface hardness and by decreasing the friction coefficient of the AISI 316L.

In this study, corrosion behaviors of boronized and non boronized AISI 316L stainless steel (AISI 316L SS) were investigated with Tafel extrapolation and linear polarization methods in different solu tions (1 mol dm-3 HCl, 1 mol dm-3 NaOH and 0.9% NaCl) and in different immersion times. AISI 316L SS were boronized by using pack boronizing method for 2 and 6 hours at 800 and 900°C within commercial Ekabor ® 2 powder. Surface morphologies and phase analyses of boride layers on the surface of AISI 316L SS were characterized by scanning electron microscope (SEM), energy dispersive X ray spectroscopy (EDS) and X ray diffraction (XRD) analysis. SEM EDS analyses show that boride layer on AISI 316L SS surface had a flat and smooth morphology. It was detected by XRD analyses that boride layer contained FeB, Fe 2 B, CrB, Cr 2 B, NiB and Ni 2 B phases. Boride layer thickness increases with increased boronizing temperature and time. The corrosion experiments show that boride layer significantly increased the corrosion resistance of the AISI 316L SS in 1 mol dm-3 HCl solution. While no positive effect of the boride layer was observed in the other solutions the corrosion resistance of the borid layer on AISI 316L SS was increased in all solution with the increase of the waiting periods.

Electrodeposition method was used to obtain hydroxyapatite (HAP) coatings on Ti6Al4V, Ti and AISI 316L SS substrates. Electrodeposition solution is prepared as Ca(NO 3) 2 ⋅ 4H 2 O and (NH 4)H 2 PO 4. Additionally, three different pretreatment surface operations (PTSO) (HNO 3 , anodic polarization, base acid) were applied to the substrates. Surface morphology of HAP coated substrates were characterized by SEM, EDS, XRD. HAP coatings were successfully deposited on Ti6Al4V, AISI 316L SS and Ti substrates Corrosion behavior of uncoated and HAP coated substrates were examined in the Ringer and 0.9% NaCl solutions. The XRD, SEM EDS results supported that HAP formation on the substrates. i cor values for all three HAP coated substrates are higher than uncoated substrates This showed that, electrochemical deposi tion HAP coating could not prevent the corrosion. The lowest corrosion rates were founded HNO 3 PTSO substrates.

In this study, the effect of austempering temperature on the behavior of micro-wear of austempered ductile iron has been investigated. Specimens initially were treated at 900 °C for 1h and austempered at temperatures 250, 300, 350 and 400 °C for 1h then cooled down to room temperature and cleaned by water to remove residues. Austempered samples were tested by 8 mm diameter WC-Co ball under the load of 10N and 20N. The wear volume of specimens was calculated by using diameter of wear traces from micro-wear testing. In addition, the hardness of each specimen was also measured. Microstructural characterization was carried out using optical microscope on wear traces and cross-sections of specimens. It is shown that austempering dramatically increases micro-wear resistance and the increase in austempering temperature yields lower wear resistance. It appears that the wear dominantly occurs in the form of adhesion. 1. Giri� Östemperlenmiküresel grafitli dökme demir (ÖKGDD), küresel grafitl...

In this study, adhesion and wear properties of boro-tempered ductile iron (BDI) were investigated. Borotempering was carried out on two stage processes i.e. boronizing and tempering. At the first stage, ductile iron samples were boronized by using pack process at 900°C for 1, 3, and 5 h and then, secondly tempered at 250, 300, 350, and 400°C for 1 h. X-ray diffraction (XRD) analysis of boro-tempered samples showed that FeB and Fe 2 B phases were found on the surface of the samples. The Daimler-Benz Rockwell-C adhesion test was used to assess the adhesion of boride layer. Test result showed that adhesion decreased with increasing boriding time and increased with increasing tempering temperature. Dry sliding wear tests of these samples were performed against Al 2 O 3 ball at a constant sliding speed and loads of 5 and 10 N. Wear tests indicated that boro-tempering heat treatment increased wear resistance of ductile iron. In addition, it was found that while wear rate of boro-tempered samples decreased with increasing boriding time, there is no significant affect of tempering temperature on wear rate.

In this study, corrosion behaviors of boronized and non-boronized dual-phase steel were investigated with Tafel extrapolation and linear polarization methods in a 3.5 wt.% NaCl solution. Microstructure analyses show that the boride layer on the dual-phase steel surface had a flat and saw smooth morphology. It was detected by X-ray diffraction (XRD) analysis that the boride layer contained FeB and Fe 2 B phases. The amount of martensite increases with an increase in the intercritical annealing temperature. Both the amount of martensite and the morphology of the phase constituents have an influence on the corrosion behavior of dual-phase steel. A higher corrosion tendency was observed with an increased amount of martensite. The corrosion resistance of boronized dual-phase steel is higher compared with that of dual-phase steel.

Bu çalışmada AISI 5140 ve AISI 420 çelikleri 1123, 1173 ve 1223 K sıcaklıklarında2,4 ve 6 saat süreyle kutu borlama yöntemi ile borlanmıştır. Deneyler sonucunda, çelik yüzeylerinde oluşan borür tabakalarının morfolojisi optik mikroskobu ile incelenmiştir. Sertlik değerleri, mikro-sertlik cihazı ile ölçülmüş ve tabaka üzerinde oluşturulan fazlar XRD yöntemi ile belirlenmiştir. XRD analizinde FeB, Fe 2 B, CrB ve MnB fazlarının borür tabakasının üzerinde oluştuğu görülmüştür. Sonuç olarak, borlanmış çeliklerde elde edilen borür tabakasının kalınlık değerleri, borlama süresi ve sıcaklığın artmasıyla artığı görülmüştür. Buna ek olarak, borür tabakasının kalınlık değerleri çeliklerin kimyasal bileşimine bağlı olarak değişmiştir. AISI 5140 ve AISI 420 çeliklerin orijinal sertlik değerleri, sırasıyla 265 HV 0,05 ve 340 HV 0,05 iken, borlama işlemi sonucunda, 1843 HV 0,05 ve 1972 HV 0,05 kadar artığı görülmüştür. AISI 5140 ve AISI 420 çelikler üzerindeki borür tabakasının oluşturulup, borür tabakasının kalınlığı ve büyüme kinetikleri incelenmiştir. Borlanmış AISI 5140 çelik ve AISI 420 çeliklerinin aktivasyon enerjileri, sırasıyla (Q) 194, 951 ve 206,161 kJ/mol, olarak tespit edilmiştir. Borür tabakasının yapışma özelliklerini Daimler-Benz Rockwell-C adhezyon yöntemi ile analiz edilmiştir. Adhezyon test sonuçlarına göre, borür tabakasının yapışma direnci ile borlama sıcaklığı ve borlama süresinin artışı ile azalmıştır.

Mevcut çalışmada, ticari saf titanyum numuneler biyouyumluluk açısından önem arz eden yüzey pürüzlülüğünün sıvı temas açısı üzerine etkisini incelemek için değişik asit ve alkali çözeltilerine maruz bırakılmıştır. Bu amaçla, titanyum yüzeyi 6 farklı asit ve alkali çözeltileri ile uzun süreli dağlanmıştır. Yüzeyler mekanik profilometre, sıvı temas açısı ölçüm cihazı ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile incelenmiştir. Çalışma sonucunda, titanyum implant yüzeyindeki pürüzlülük değerinin artışı ile sıvı temas açısının arttığı görülmüştür. Orijinal numune ile mukayese edildiğinde, 1K, 2K ve 3K kodlu numunelerde yüzey pürüzlülüğü ve sıvı temas açısı düşmüş, 4K, 5K ve 6K kodlu numunelerde ise artma eğilimi göstermiştir. Bu durum ilk 3 kimyasal işlemin titanyum yüzeyinde hidrofilik bir özellik oluşturduğunun göstergesidir.

Bu çalışmada; alaşımsız küresel grafitli dökme demire üç farklı ısıl işlem uygulanmıştır. Bunlar Östemperleme, Borlama ve Bortemperleme işlemidir. Isıl işlem görmüş olan numuneler çekme ve aşınma testine tabii tutulmuştur. Mikro yapısal karakterizasyonu optik ve SEM mikroskop yardımıyla gerçekleştirilmiştir. Aşınma deneyleri için ise çapı 25 x 7 olan standart numuneler kullanılmıştır. Bortemperlenen Küresel Grafitli Dökme Demir (BDI) numunelerin mekanik özellikleri, sadece Borlanmış Küresel Grafitli Dökme Demir (BDI) numunelerinden çok daha iyi olduğu fakat Östemperlenen Küresel Grafitli Dökme Demir (ADI) numunelerden daha az olduğu tespit edilmiştir. Buna karşın Östemperlenen Küresel Grafitli Dökme Demir (ADI) numunelerin yüzey sertliklerine göre Bortemperlenen Küresel Grafitli Dökme Demir (BDI) numunelerin yüzey sertliklerinin çok daha yüksek olduğu görülmüştür. Bortemperleme ısıl işleminin sürtünme katsayısı ve aşınma hızının da hem östemperleme ısıl işlemine ve borlama işlemine göre çok daha iyi olduğu tespit edilmiştir.

In this study, alloyed and unalloyed ductile irons (DI) were coated with two different Ni-based superalloy materials by HVOF method. Microstructure and phase analyzes of the coatings were performed by using SEM, EDX, XRD methods. The electrochemical corrosion behavior of alloyed and unalloyed DI is investigated in 3.5% (w / v) NaCl solution. As a result of the characterization studies, it was observed that a dense non-porous coating layer of about 80 μm thickness was obtained on the cast iron samples and continuous adhesion was provided between the coating and the substrate. It has been determined that the cast iron coated with AMDRY 9624 contains γ matrix and β intermetallic phases and the coating produced with AMDRY 9951 commercial powder contains only γ phase. As a result of coating process, the corrosion rate of the alloyed and unalloyed spherical graphite cast irons is reduced. Also, the corrosion rate of the coating produced with AMDRY 9951 is higher than the coating produced with AMDRY 9624.

Özet Çalışmada, 16 mm çapında ve 6 mm kalınlığında Ti6Al4V alaşımı (Grade 5) numune kullanılmıştır. Yüzeyleri metalografik olarak hazırlanan numuneler ultrasonik banyoda alkol ile temizlenerek yüzey işlemine uygun hale getirilmişlerdir. H2plazma ön işleminden sonra Anodik oksidasyon işlem için elektrolit olarak 0,15 M Hidroflorik asit, %0.3 NH4F ve %2 H2O içeren Etilen Glikol, 1M H2SO4(Sülfürik Asit) ve 1M H3PO4(Fosforik Asit) çözeltileri kullanılmış ve işlemler 2 farklı voltaj seviyesi (20 V ve 120 V) ve 60 dakika oksidasyon süresinde gerçekleştirilmiştir. Elektrokimyasal korozyon deneyleri SBF (simule Body Fluid) çözeltisinde 1 saat bekletme süresinde gerçekleştirilmiştir. Anodik oksidasyon işlemi uygulanan numunelerin yüzeyinin korozyon özelliklerinin belirlenmesi için Tafel Ekstrapolarizasyon ve Lineer Polarizasyon metodları, yüzeyin karakterizasyonu için X-ışınları ve Taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanılmıştır. Taramalı elektron mikroskobu, Ti6Al4V alaşım yüzeyinde Etilen Glikol (EG) çözeltisinde nano tüp formunda oksitlerin, 0,15 M Hidroflorik asit (HF) çözeltisinde ise gözenekli oksitlerin oluştuğu gözlenmiştir. Elektrokimyasal deneyler sonucunda, uygulanan voltajın artmasıyla, SBF çözeltisinde numunelerin korozyon direncinin azaldığı tespit edilmiştir.

In this research, hydroxyapatite (HAP) has been coated on the Ti6A14V alloy surface by electrophoresis method. In this electrophoresis method, NH4H2PO4 is taken as P precursor and Ca (NO3)2.4H2O is taken as Ca precursor to obtain HAP coating. Additionally, 5 N NaOH pre-treatment surface operation (PTSO) has been applied to Ti6A14V. PTSO are effective on clinging of HAP coating to the surface. The corrosion behaviours of uncoated and HAP coated samples are examined in simulated body fluid (SBF) after for holded 7, 14, 21 and 35 days in SBF. HAP coatings have obtained by electrophoresis method was not showed inhibition for preventing corrosion. The surface images of the samples were described by scanning electron microscope (SEM), energy dispersive X-ray analysis (EDX), and X-ray diffraction (XRD). From SEM images have been observed open pores and connections among pores in the coating, which increases osteointegration. It is noted in EDX analyses of the surfaces of the HAP coated samples that there is Ca, O and P on the surface. It is seen in XRD analysis of HAP coated samples that there are TiO2, HAP and calcium phosphate structures on the surfaces.

Hidroksiapatit (HA) biyoseramik kaplamalar medikal implant uygulamalarında biyouyumluluğu ve korozyon direncini arttırmak amacıyla yaygın olarak kullanılmaktadır. Fakat HA kaplamalar zayıf mekanik özellikleri sebebiyle saldırgan ortamlarda kolayca hasar alabilmektedir. Bu çalışmada tek katman HA, TiO2 ve çift katman HA/TiO2 kaplamalar plazma püskürtme yöntemi ile üretilmiştir. Kaplamaların kuru ortamda ve SBF ortamında aşınma davranışları incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar neticesinde tek katman HA kaplamanın en zayıf aşınma direncine sahip olduğu belirlenmiştir. Fakat TiO2 ile çift katman kaplama dizaynı sonucunda aşınma dayanımında iyileşmeler meydana gelmiştir. Tek katman TiO2 kaplamada ise aşınma deneyleri sonucunda en az malzeme kaybı meydana geldiği anlaşılmıştır.