Plazma Sprey Yöntemiyle AISI 304 Paslanmaz Çelik Üzerinde Üretilen Ti3SiC2 MAX Fazlı Kaplamanın Karakterizasyonu

Abstract

Bu çalışmada, plazma sprey yöntemi ile AISI 304 paslanmaz çelik üzerinde üretilen Ti₃SiC₂ MAX fazlı kaplamanın mikroyapı, aşınma ve korozyon özellikleri araştırılmıştır. Ti₃SiC₂ fazını üretmek için başlangıç malzemesi olarak Ti ve SiC tozları kullanılmıştır. Ti tozuna ağırlıkça 35 SiC ilave edildikten sonra elde edilen toz karışımı atmosfer kontrollü plazma sprey tabancası ile alt tabaka üzerine kaplanmıştır. Kaplamanın mikroyapı ve faz oluşumunu incelemek için optik mikroskop, taramalı elektron mikroskobu ve XRD kullanılmıştır. Mikroyapı incelemeleri kaplama mikroyapısının lamelli bir yapıya sahip olduğunu göstermiştir. XRD analizlerine göre Ti₃SiC₂ MAX fazı kaplama tabakasında tespit edilmiştir. Mikrosertlikler, kaplama tabakasından alt tabakaya doğru bir hat boyunca ölçülmüştür. Kaplama ve alt malzemenin aşınma özellikleri, çizik testi ile tespit edilmiştir. Kaplama tabakasının sürtünme katsayısı alt malzemeye göre düşük çıkmıştır. Alt malzeme ve kaplamanın korozyon özellikleri %3,5 NaCl çözeltisinde potansiyodinamik ölçümler yapılarak belirlenmiştir. Korozyon sonuçları, kaplama tabakasının alt malzemeye göre 3,5 katlık bir korozyon direncine sahip olduğunu göstermiştir. 

Keywords

• Ti3SiC2 MAX fazı,plazma sprey kaplama,mikroyapı,aşınma,korozyon

References

1. 1. Barsoum M. W. 2000. The MN+1AXN phases: A new class of solids: Thermodynamically stable nanolaminates. Progress in Solid State Chemistry, 28: 201-281. 2. Sun Z.M., Hashimoto H., Zhang Z.F., Yang S.L., Tada S., 2006. Synthesis and Characterization of a Metallic Ceramic Material--Ti3SiC2. Materials Transactions, 47(01): 170-174.
2. 3. Amini S., Ni C., Barsoum M.W., 2009. Processing, microstructural characterization and mechanical properties of a Ti2AlC/nanocrystalline Mg-matrix composite. Composites Science and Technology, 69(3–4): 414-420.
3. 4. Palmquist J.P., Li S., Persson P.O.A., Emmerlich J., Wilhelmsson O., Hogberg H., Katsnelson M.I., Johansson B., Ahuja R., Eriksson O., Hultman L., Jansson U., 2004. Mn+1AXn phases in the Ti-Si-C system studied by thin-film synthesis and ab initio calculations. Phys. Rev. B, 70(16): 165401-1-165401-13.
4. 5. Lin Z., Zhuo M., Zhou Y., Li M., Wang J., 2006. Microstructures and Theoretical Bulk Modulus of Layered Ternary Tantalum Aluminum Carbides. Journal of the American Ceramic Society, 89: 3765–3769.
5. 6. Bouhemadou A., 2009. Structural, electronic and elastic properties of MAX phases M2GaN (M=Ti, V and Cr). Solid State Sciences, 11(11): 1875-1881.
6. 7. Music D., Sun Z., Schneider J.M., 2005. Electronic structure of Sc2AC (A=Al, Ga, In, Tl). Solid State Communications, 133(6): 381-383.
7. 8. Music D., Sun Z., Voevodin A.A., Schneider J.M., 2006. Electronic structure and shearing in nanolaminated ternary carbides. Solid State Communications, 139(4): 139-143.
8. 9. Bouhemadou A., Khenata R., Chegaar M., 2007. Structural and elastic properties of Zr2AlX and Ti2AlX (X = C and N) under pressure effect. The European Physical Journal B, 56(3): 209-215.

9. 10. Bouhemadou A., 2008. Prediction study of structural and elastic properties under pressure effect of M2SnC (M=Ti, Zr, Nb, Hf). Physica B: Condensed Matter, 403(17): 2707-2713..
10. 11. Sun Z.M., Yang S., Hashimoto H., Tada S., Abe T., 2004. Synthesis and Consolidation of Ternary Compound Ti3SiC2 from Green Compact of Mixed Powders. Materials Transactions, 45(2): 373–375.
11. 12. Li C.J., Yang G.J., Ohmori A., 2006. Relationship between particle erosion and lamellar microstructure for plasma-sprayed alumina coatings. Wear, 260: 1166-1172.
12. 13. Lee C.H., Kim H.K., Choi H.S., Ahn H.S., 2000. Phase transformation and bond coat oxidation behavior of plasma-sprayed zirconia thermal barrier coating. Surface and Coatings Technology, 124, 1-12.
13. 14. Heimann R.B., 1996. Plasma-spray coating, VCH, New York.
14. 15. Pawlowski L., 2008. The science and engineering of thermal spray coatings. John Wiley & Sons, Ltd., England.
15. 16. Yılmaz R., Kurt A.O., Demir A., Tatlı Z., 2007. Effects of TiO2 on the Mechanical Properties of the Al2O3-TiO2 Plasma Sprayed Coating. Journal of the European Ceramic Society, 27: 1319-1323.
16. 17. EI-Raghy T., Barsoum M.W., 1999. Processing and Mechanical Properties of Ti3SiC2: I, Reaction Path and Microstructure Evolution. J. Am. Ceram Soc., 82(10): 2849–2854.
17. 18. Kosolapova T.Y., 1990. Handbook of High Temperature Compounds: Properties, Production, Applications, Hemisphere Publishing Corp., New York
18. 19. Sun Z.M., Zhang Z.F., Hashimoto H., Abe T., 2002. Ternary Compound Ti3SiC2: Part I. Pulse Discharge Sintering Synthesis. Materials Transactions, 43(3): 428-431.
19. 20. Stern M., Geary A. L., 1957. Electrochemical Polarization I . A Theoretical Analysis of the Shape of Polarization Curves. Journal of the Electrochemical Society, 104: 56-63.
20. 21. Sun J., Fu Q. G., Guo L. P., Liu Y., Huo C. X., Li H. J., 2016. Effect of filler on the oxidation protective ability of MoSi2 coating for Mo substrate by halide activated pack cementation. Materials & Design 92, 602-609.
21. 22. Bakhsheshi-Rad H. R., Hamzah E., Ismail A. F., Daroonparvar M., Yajid M. A. M., Medraj M., 2016. Preparation and characterization of NiCrAlY/nano-YSZ/PCL composite coatings obtained by combination of atmospheric plasma spraying and dip coating on Mg–Ca alloy Journal of Alloys and Compounds, 658: 440-452.