Search

Bu çalışmada, farklı ağırlık yüzdelerine sahip (ağ. %) CuAlTa alaşımları üretildi. Alaşımlar Cu-%13Al-%1Ta (CAT1), Cu-%12,5Al-%1,5Ta (CAT2), Cu-%12Al-%2Ta (CAT3), Cu-%11,5Al-%2,5Ta (CAT4) ve Cu-%11Al-%3Ta (CAT5) şeklinde kodlandı.Alaşımların faz dönüşümüyle ilgili bazı termodinamik parametreler diferansiyel tarama kalorimetresi (DSC) kullanılarak incelendi. Diferansiyel termal analiz (TG/DTA) cihazı; faz geçişleri, çökeltiler, ayrışmalar ve yüzey oksitlenmesi için aktivasyon enerjilerini tespit etmek için kullanılmıştır. Alaşımların yüzey morfolojisinin incelenmesi için taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve optik mikroskop ölçümleri alındı. Martensit durumdaki kristal yapı tayini için x-ışını analizleri alındı. Ayrıca malzemelerin yerel (bölgesel) plastik deformasyona (batma veya çizilme gibi) karşı gösterdiği direnci belirlemek için mikrosertlik ölçümleri yapıldı. Alaşımların yüzey oksitlenmeleri için aktivasyon enerjileri (E0) sırasıyla, 51,38; 74,81; 100,13; 90.61 ve 34,84 kJ/mol olarak bulundu. Faz dönüşüm sıcaklıklarına göre, alaşımlar yüksek sıcaklıklı şekil hatırlamalı alaşımlar (YSŞHA) olarak sınıflandırıldı. DSC sonuçları, alaşımların ısıtma esnasında γ_1^'(2H)→β1(DO3) dönüşümü gösterdiği, soğutma esnasında ise karmaşık β1(DO3)→β1ꞌ(18R) + γ1ꞌ(2H) faz dönüşümleri sergilediği görüldü. Malzemelerin x-ışını analizleri sayesinde CuAl, Cu9Al4, Ta2Al3, γ_1^' (2H) ve β_1^' (18R) fazlarının varlığı tespit edildi. Ayrıca, farklı çökeltilerin varlığı ve alaşımlarda nasıl yayıldıkları SEM ve optik mikroskop görüntülerinde belirlendi. Matrisin kimyasal bileşimini, çökeltileri ve ayrışma bölgelerini bulmak için EDX analizi yapıldı. Alaşımların mikrosertlik değerlerinin ise sırasıyla 295, 305, 296, 300 ve 309 HV çıktığı ölçüldü. Yukarıda belirtilen ölçümler sonucunda, CuAl-esaslı alaşımlara azalan Al elementi yerine aynı miktarda eklenen Ta elementi ile oluşan yeni alaşımların termodinamik, oksitlenme için aktivasyon enerjileri, mikro yapı ve mikrosertlik parametrelerinin değiştiği görüldü.Anahtar Kelimeler: Yüksek sıcaklıklı şekil hatırlamalı alaşımları, Termodinamik parametreler, Yüzey oksidasyonu için aktivasyon enerjisi, Mikrosertlik, Homojenleştirme. Investigation of Microstructure and Phase Transformation Temperatures of High Temperature Shape Memory CuAlTa AlloysIn this study, CuAlTa alloys with different weight percentage (wt. %) were produced. The alloys were encoded such that Cu-13%Al-1%Ta (CAT1), Cu-12.5%Al-1.5%Ta (CAT2), Cu-12%Al-2%Ta (CAT3), Cu-11,5%Al-2,5%Ta (CAT4) and Cu-11%Al-3%Ta (CAT5). Some thermodynamic parameters related to the phase transformation of the alloys were investigated using differential scanning calorimetry (DSC). The differential thermal analysis (TG / DTA) device was also used to detect phase transitions, precipitates, decomposition and activation energies for surface oxidation in a high temperature. Scanning electron microscopy (SEM) and optical microscope were taken to examine the surface morphology of the alloys. X-ray analysis were performed for determining the martensite crystal structure. Also, microhardness measurements were performed to determine the resistance of materials to local plastic deformation (such as sinking or scratching). It was found that the activation energy (E0) of the alloys for surface oxidation were 51,38; 74,81; 100,13; 90,61 and 34,84 kJ/mol, respectively. According to the phase transformation temperatures, the alloys were classified as high temperature shape memory alloys (HTSMA). In addition, DSC results showed that the alloys exhibited γ_1^'(2H)→β1(DO3) transformation in heating process, while a complex phase transformations β1(DO3)→β1ꞌ(18R) + γ1ꞌ(2H) was observed in the cooling process. There are some phases were detected using x-ray analysis, including CuAl, Cu9Al4, Ta2Al3, γ_1^' (2H) and β_1^' (18R) phases. Moreover, the presence of different precipitations and how they are spread out in the alloys was determined by SEM and optical microscope images. EDX analysis was carried out to find the chemical composition of the matrix, precipitates, and decomposition regions. The Vickers microhardness of CAT1, CAT2, CAT3, CAT4 and CAT5 were respectively, 295, 305, 296, 300 and 309 HV. The results of the aforementioned measurements showed that thermodynamic, activation energies, microstructure and microhardness parameters were changed for adding Ta instead of Al in the CuAl-based alloys.Keywords: High temperature shape memory alloys, Thermodynamic parameters, Activation energy for surface oxidation, Microhardness, Homogenization. 154

Bu çalışmada yaprak sarması konservesinin raf ömrü süresi hızlandırılmış raf ömrü testleri yürütülerek belirlenmiştir. Yaprak sarma konserveleri 25οC, 35οC ve 45οC'de depolanmış ve konserve örneklerinde depolama süresince renk, tekstür, hidrolitik ransidite, p-anisidin değerlerindeki değişimler izlenmiştir. Elde edilen bulgular kimyasal kinetik açısından değerlendirilmiştir. Sonuç olarak, yaprak sarma konservelerinde L ve p-anisidin değerlerindeki değişimlerin 0. dereceden reaksiyon kinetiğine uygun olarak gerçekleştiği belirlenirken, Hue ve hidrolitik ransidite değerlerindeki değişimlerin 1. dereceden reaksiyon kinetiğine uyduğu tespit edilmiştir. Konserve örneklerinin tekstürel özellikleri depolama sıcaklığına göre önemli düzeyde değişim gösterdiği ancak değişimlerin herhangi bir kinetik model göre gerçekleşmediği tespit edilmiştir. Yaprak sarma konservesinde L, Hue, hidrolitik ransidite ve p-anisidin değerindeki değişimlere ait aktivasyon enerjisi (Ea) değerleri sırasıyla 36,85, 29,18, 34,12 ve 50,81 kJ mol-1 olarak hesaplanmıştır. Buna göre, yaprak sarma konservesinde p-anisidin değeri raf ömrü için kritik kalite özelliği olarak kabul edilmiş ve Arrhenius eşitliği temel alınarak raf ömrü modellemesi oluşturulmuştur. Yaprak sarmalarda 20, 25 ve 30 kritik p-anisidin değerlerine göre yaprak sarma konservesinin raf ömrü 25οC depolamada sırasıyla 221,28, 313,02 ve 407,70 gün olarak hesaplanmıştır. Shelf life of stuffed grape leaves was determined by conducting accelerated shelf life tests. Stuffed grape leaves was stored at 25οC, 35οC ve 45οC and The changes in color, texture, hydrolitic rancidity, p-anisidin value of stuffed grape leaves were followed. The findings were evaluated by chemical kinetics. As a result, it was determined that the changes of L and p-anisidine values were occured according to a zero order reaction kinetics while changes of Hue and hydrolotic rancidity values were detemined to fit first order kinetic model. Textural properties of stuffed grape leaves were changed significantly during storage depend on storage temperature. However, it was deternied that the changes in textural properties was not fitted any chemical kinetic model. The activation energies (Ea) of the changes in L, Hue, hydrolitic ransidity and p-anisidine values were calculated as 36,85, 29,18, 34,12 ve 50,81 kJ mol-1, respectively. According to this, p-anisidine value was accapted as a critical quality parameter for stuffed grape leaves and modelling of shelf life was established by considering Arrhenius equation. Based on 20, 25 and 30 critical p-anisidine values, the shelf life of stuffed grape leaves at the storage temperature of 25οC were calculated as 221,28, 313,02 ve 407,70 days. 59

Havacılık endüstrisinde oldukça popüler malzemeler olan nikel esaslı süperalaşımlar, yüksek sıcaklıklarda gösterdikleri iyi oksidasyon ve korozyon dirençleri nedeniyle özellikle uçakların türbin motor parçalarında en çok tercih edilen malzemelerdendir. Nikel esaslı süperalaşımlar arasında en çok kullanılan alaşımlardan biri olan çökelme sertleşmesi ile dayanımı artırılmış Inconel 718 süperalaşımı, pahalı bir malzeme olmasına rağmen sahip olduğu yüksek mekanik özellikleri (akma, çekme ile kopma dayanımları) nedeniyle sıkça tercih edilmektedir.Inconel 718 süperalaşımı, diğer süperalaşımlardan farklı olarak yapısında γ″-Ni3Nb fazını bulundurur ve yapıya asıl dayanımı kazandıran mekanizama bu γ″ parçacıklarıdır. Fakat Inconel 718 süperalaşımı, yüksek sıcaklıklarda çok iyi mekanik özelliklere sahip olmasına rağmen ~649 °C sıcaklıktan sonra mekanik özelliklerinde düşüşler meydana gelmektedir ve daha yüksek sıcaklıklarda kullanılabilmesi için kaplama işlemlerine gereksinim duyulmaktadır.Yapılan bu çalışmada Inconel 718 süperalaşımı; sıcak daldırma yöntemi ile aluminyum kaplanarak kaplama sıcaklığının ve süresinin kaplama morfolojisine etkisi incelenmiştir. Aluminyum kaplama işleminin optimizasyonu için 3 farklı sıcaklıkta (680 °C, 755 °C ve 830 °C) ve 4 farklı zamanda (30 s, 1 dk, 5dk ve 10 dk) kaplama işlemi yapılmıştır.Daha sonra kaplanmış ve kaplanmamış numunelere yüksek sıcaklıkta oksidasyon işlemi uygulanarak oksidasyon dirençleri gözlemlenmiştir. Yüksek sıcaklıkta oksidasyon için farklı sıcaklıklarda 5'er dakika ile kaplanmış numuneler seçilerek 1, 6, 48, 192 ve 336 saat boyunca 1000 °C'de bekletilerek işlem gerçekleştirilmiştir. Oksidasyon işleminden sonra numuneler oda sıcaklığında soğumaya bırakılıp ilk ve son ağırlık değişimleri belirlenmiştir. Kaplama parametresine bağlı olarak oksidasyon zamanının kaplama yapısındaki değişimini gözlemlemek için numuneler kesitten mikroskop altında incelenerek EDS analizleri yapılmıştır. Kaplamanın farklı kısımlarından ölçümler yapılarak sertlik değişimleri incelenmiştir.Ayrıca farklı bir oksidasyon işlemi olan mikro ark oksidasyon işlemi 5'er dakika ile farklı sıcaklıklarda aluminyum kaplanmış numunelere uygulanarak oksidasyona uğratılmıştır. Tüm yüzeyi mikro ark ile oksit kaplanmış numuneler 1000 °C'de 336 saat boyunca yüksek sıcaklıkta oksidasyona maruz bırakılmıştır. Bu sayade sıcak daldırma yöntemiyle aluminyum kaplanmış malzemelerin mikro ark oksidasyon işleminden sonra yüksek sıcaklıkta oksidasyona karşı direnci incelenmiştir. Superalloys, especially Ni base superalloys are the most popular materials because of their good oxidation and corrosion resistance at high temperature. Inconel 718 superalloy is a precipitation hardenable nickel based superalloy (FCC) which is used for a high temperature application such as turbine blades, power generation, aircraft turbines, combustion chamber, turbine discs etc. in which exposed to extremely tough condition. Inconel 718 superalloy is strengthened with Ni3Nb particules which is be found as a γ″ content. It has good mechanical properties (tensile, yield and rupture strength etc.) up to about 650 °C.This superalloy also contains chromium to provide oxidation resistance through the formation of a protective surface film of chromium oxide (Cr2O3). Also, other oxides scales Fe,Ti(NbO4) and (Ni,Cr,Fe)2O3 can be found in the oxide layer. But at higher than about 900 °C temperature, sometimes it can be at 800 °C - 850 °C in service condition, protective of chromium oxide forming is limited by reason of the formation of volatile CrO3. Aluminium oxide (Al2O3) is more protective layer as an oxidation resistance compare to Cr2O3 and observe better resistance to spalling up to 1350 °C. Moreover, Al2O3 has a slow growing ability on Ni base superalloys under oxidative conditions due to oxygen diffusivity of alumina is the lowest in oxides layer.These applications need an aluminide coating for protection against oxidation and corrosion. The aluminium based diffusion coating provide extended lifetime to high temperature application. The main factor of coating performance is relevant determined composition and microstructure of coating layer.It has been shown that diffusion coating process has a good adhesion between the substrate and inner layer such as chemical vapor deposition (CVD), pack aluminizing, hot dip aluminizing, slurry process. Mostly; diffusion coating process is used in aerospace industry as a bond coating.One of the diffusion coating processes is hot dip aluminizing which the surface of metallic component is coated with a layer of aluminum. Aluminizing process provides a better intermetallic layer between the material and its aluminum coating. Aluminized Inconel 718 superalloy has better resistance to oxidation and corrosion than uncoated alloy. The material is immersed in a molten aluminum alloy for a certain period of time at specific temperature throughout the HDA process. Hot dip aluminizing is more cost-effective technique and coated the material in a short time easily than other coating methods. The rate of deposition of an aluminum layer on the substrate is very fast and average coating thickness of 0.4 mm could be obtained in around 10 minutes depend on process temperature. This aluminum layer is changed to alumina oxide at service temperature which provide oxidation and corrosion resistance. So, morphology and composition of bond coating which must involve sufficient high ratio aluminum, is very important because of supporting the continued growth of thermally grown oxide layer. Aluminum is used from protective aluminum oxide and substrate alloy-coating interdiffusion, thus spallation is probably occurred if the aluminum content is consumption with the elapsing time.Micro-arc oxidation process (MAO), also known as plasma electrolytic oxidation (PEO), is a new technique which is used on light metals such as Mg, Al, Ti etc. and their alloys for transform oxide scale. This process is used for thick and hard ceramic coatings. Its provide good wear and corrosion resistance and protection against high temperature oxidation. This ceramic coating process is usually used in automotive, aerospace and medicine application. This process can not be applied to steel surface directly so materials must be coated with light metals.In this study, Ni base superalloy Inconel 718 was coated by hot dip aluminizing process and ceramic surface was obtained on the aluminum layer by using MAO. Then, all of the specimens was exposed high temperature oxidation to studied their oxidation resistance. Hot dip aluminizing and micro arc technique of behaviour was optimized. The phase composition, the thickness of coated intermetallic layers and the cross sectional hardness were investigated.Circular specimens of Inconel 718 superalloy were used as a base metal for hot dip aluminizing in the present work. The specimens were cut to diameters of 8 mm and 8 mm length and then prepared for aluminizing proces by grinding 120 mesh to 400 mesh with abrasive paper. All of the surfaces cleaned ultrasonically to remove grease in phosphoric acid and acetone for 15 min separately and then dried before the aluminizing process. All specimens were tied with stainless steel wire for dipping process.Pure aluminum (Al>99.967) was used in this process. Aluminum was melted in graphite crucible using electric melting furnace at 680 °C, 755 °C and 830 °C. Then, flux which is containing 40 wt % KCI and 60 wt % NaCl, was added on to melted aluminum and cleaned the surface after 15 min when the temperature reached the dipping condition. Temperature is controlled by K-type thermocouple before every coating process. Specimens were immersed manually into graphite crucible for 30 s, 1 min, 5 min and 10 min and when the time is reached process condition, coated specimens was taken out slowly. After the hot dip aluminizing, specimens were cooled in air. The temperature is the most important parameters than times or others dipping conditions. Because the phase is only changed by the temperature. But coating thickness is increase with both times and and temperature. The bath composition is the other important parameters because it changed phase composition so intermetallic zones changed, too.Micro arc oxidation test was applied 450 V positive and 80 V negative for 5 min to aluminized specimens at 680 °C, 755 °C and 830 °C which were aluminized at 5 min, for the top of the Al layer transform to Al2O3 which is protective oxide layer and provide more hardness surface than aluminium. The solution which contains 4.5 g/l NaAlO2 and 2 g/l KOH, prepared in the distilled water.All of the aluminized specimens and the bare substrate were oxidized at 1000 °C for 1 h, 6 h, 48 h, 192 h and 336 h in resistance furnace as a high temperature oxidation process. Also aluminized specimens which were oxidized by micro arc, oxidized at 1000 °C for 336 h to compare other oxidized specimens. Then the specimens were cooled down to the room temperature in air.Micro hardness measurements were conducted by a micro Vickers hardness tester at the maximum load of 25 g. In every layer, five measurement were done and then averaged.The specimens were mounted for metallographic examination. The morphology of the coating and oxide layer was studied by SEM; phase composition was characterized by EDS. Top of the coating layer was analyzed by XRD. Micro Vickers hardness measurement were applied from the cross sections of the coatings to characterize different layers. For the high temperature oxidation process, all of the oxidized samples measured weight changes to determine the oxidation resistance. 65

Günümüzde, otomotiv endüstrisinde egzoz gaz emisyon miktarlarıyla konusunda yapılan kanuni düzenlemeler ve standartlar (Euro 5, Euro 6) nedeniyle otomotiv sektöründe çevreci mühendislik uygulamaları artmıştır ve yüksek sıcaklıkta çalışan daha yüksek verime sahip sistemlerin tasarımına ağırlık verilmiştir. Kullanılan malzemeler yüksek sıcaklığa ve değişen periyotlarda zorlayıcı şartlara maruz kalmaktadırlar. Bu nedenle günümüzde yüksek sıcaklığa maruz kalan parçalarda geleneksel dökme demirler bu tür zorlayıcı şartlar karşısında yetersiz kalmışlardır. Yüksek Si-Mo dökme demirler bu ihtiyacı belirli oranda karşılamıştır, ancak son yıllarda bu malzemenin geliştirilme ihtiyacı ortaya çıkmıştır. Bu sebepten dolayı, artan sanayi ihtiyaçları doğrultusunda yüksek sıcaklık korozyonu ve termomekanik yorulma dayanımı yüksek olan alüminyum ile alaşımlandırılmış dökme demir geliştirilmektedir. Bu çalışmada, bu doğrultuda geliştirilen yüksek molibden ve silisyum içeren dökme demirlerin(HSM) ve iki farklı bileşimdeki alüminyum ile alaşımlandırılmış yüksek Si-Mo dökme demirlerin(AL3 ve AL4); 400°C, 600°C, 700°C, 800°C ve 900°C'deki oksidasyon davranışları incelenmiştir. Her bir sıcaklık için 48 saat süreyle oksidasyon deneyi yapıldıktan sonra numunelerin karakterizasyonu gerçekleştirildi. Numunelerin; faz analizleri X-ışını Difraktometresi (XRD), kesitten oksit film görüntüleri optik ve Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), oksit filmlerine ait elementel analiz Enerji Dağılımlı Spektrometre (EDS), faz dönüşüm ve oksidasyon sıcaklıkları ise Diferansiyel Taramalı Kalorimetre (DSC) yardımıyla gerçekleştirildi. Bilgisayar ortamında, termodinamik oksidasyon modelleri TermoCalc yazılımıyla SGTE ve TCFE6 veritabanları kullanılarak hesaplandı. Bu modelde, belirli bir bileşimdeki malzemenin oksijen kısmi basıncı değişimine bağlı olarak denge fazlarının ağırlık fraksiyonları hesaplanmıştır. Hesaplamalar atmosferik şartlar hesaba katılarak 0.21 atm oksijen kısmi basıncına göre hesaplanmıştır. Numunelerin yüzeyinden iç kısımlarına doğru gidildikçe oksijen kısmi basıncı düştüğü varsayılarak olası fazların dış yüzeyden içeriye doğru dizilimi modeller yardımıyla belirlendi ve deneysel bulgularla karşılaştırılmıştır.Yapılan DSC analizleri sonucunda alüminyum miktarı arttıkça oksidasyon pikinin şiddetinin düştüğü ve AL4 numunesinin en düşük oksidasyon pikine sahip olduğu görülmüştür. A1 faz dönüşüm sıcaklıkğının HSM numunesinde 852.1°C, AL3 numunesinde 931.1°C ve AL4 numunesinde ise 1000°C'nin üzerinde olduğu belirlenmiştir.HSM numuneleri için yapılan 400°C'den 900°C'ye kadar olan oksidasyon modellerine göre en dış katmanda hematit yapısının oluştuğu bir alt katmanda ise manyetit ve fayalit oluşabileceği görülmüştür. Sıcaklığın artmasıyla birlikte oksit fazların oluşabilmesi için gerekli olan oksijen kısmi basınçlarının daha yüksek seviyelere ötelendiği model ile belirlendi. 400°C'de oksidasyona maruz kalan HSM400 numunesinin XRD analizi sonuçlarında hematit piklerine ilave demir pikleri de gözlemlendi. SEM-EDS ve optik mikroskop analizlerinde sıcaklık arttıkça hematitin miktarca arttığı görüldü. XRD analizlerinde hematit piklerinin belirginleştiği ve demir piklerinin sıcaklıkla kaybolduğu görülmüştür. 600°C, 700°C, 800°C ve 900°C sıcaklıklarında ise, hematit piklerinin kuvvetlendiği ve demir piklerinin kaybolduğu gözlemlenmiştir. SEM-EDS sonuçlarına göre tüm sıcaklıklarda da ilk tabakanın demirce ikinci tabakanınsa demir ve silisyumca zengin olduğu görüldüğünden dolayı üst tabakada hematit, alt tabakada ise manyetit(Fe3O4) ve fayalit(Fe3O4.SiO2) oluştuğu düşünülmektedir. Bu sonuçların XRD ve model sonuçlarıyla uyumlu olduğu görülmüştür.AL3 numuneleri için yapılan oksidasyon modellerinde de HSM numunesine benzer şekilde dış tabakada hematit oluştuğu saptanmıştır. Modelleme sonuçlarına göre oksit tabakasının iki katmandan meydana geldiği ve alaşım içerisindeki demirin miktarca fazla olması sebebiyle, yüksek oksijen kısmi basıncı içeren dış katmanda hematitin oluştuğu görülmüştür. Bu oksidasyon modeline göre alt katmanda manyetit ve alüminyum silikat yapılarının da oluşacağı tespit edilmiştir. Bu sonuçlarla uyumlu olarak, SEM-EDS analiz sonuçlarına göre, dış katmandaki oksit yapısının hematit ve bir alt katmandaki oksit yapılarının demir ve silisyumca zengin alüminyum silikat ve manyetit olduğu gözlemlenmiştir. Optik mikroskop görüntülerine göre 700°C'den itibaren oksit tabakasının sabit kalınlıkta olmadığı ve adacıklar halinde oksit yapılarının oluştuğu görülmüştür. Bunun sebebinin de, alüminyumca zengin koruyucu oksit tabakasının yüzeyi tam olarak kaplayamamasından kaynaklandığı düşünülmektedir. Silisyumun ve alüminyumun difüzyonunun neticesinde alt katmanda alüminyum silikat yapısını oluşturduğu ve böylece hematit tabakasının ilerlemesini engellediği düşünülmektedir.AL4 numunesi için oluşturulan termodinamik modellerine göre AL3 numunesine benzer bir şekilde en dış katmanda hematit tabakasının, alt katmanda alüminyum silikattan ve manyetitten oluşan bir tabakanın oluştuğu görülmüştür. XRD analizlerine bakıldığında demir piklerinin kaybolmadığı görülmektedir ve hematitin yanısıra alüminyum silikat ve manyetit piklerinin de oluştuğu görülmektedir. 600°C'den itibaren oksit tabakasının inceldiği gözlemlenmiştir. Alüminyumun ve silisyumun sıcaklıkla birlikte difüzyon hızlarının artması sonucu oluşan alüminyum silikat katmanı, demirin dışarı, oksijenin ise içeri olan difüzyonuna karşı bir bariyer oluşturduğu düşünülmektedir.Gerçekleştirilen oksidasyon modeline göre sıcaklığın artmasıyla birlikte her üç alaşımda da oksit fazlarının daha yüksek oksijen kısmi basınçlarında oluştuğu görülmüştür. Bunun sebebinin, alüminyum, silisyum ve demirin oksijen affinitelerinin sıcaklık arttıkça azalmasıdır.Termodinamik hesaplamalar ve deneysel sonuçlar ışığında her üç malzeme için oksidasyon modeli önerildi. Üç alaşımda da demir miktarca fazla olduğunda dolayı oksidasyon reaksiyonu, yüzeyde hematit oluşumuyla başlamaktadır. HSM alaşımında silisyumun difüzyonuyla birlikte hematitin altında manyetit ve fayalitten oluşan bir tabaka oluşur. Yüksek sıcaklıklarda, oluşan oksit tabakası düşük sıcaklıktakine göre daha kabadır. AL3 ve AL4 alaşımlarında alüminyum ve silisyumun difüzyonuyla alüminyum silikat yapıları hematit tabakasının altında oluşur ve oksidasyona karşı koruyucu bir tabaka oluştururlar. AL3 alaşımında yüksek sıcaklıklarda oksit tabakası oluşurken nispeten düşük alüminyum içeren alaşımında oksit tabakası adacıklar halinde oluşurken yüksek alüninyum içeren AL4 numunesinde oksit tabakasının göreceli olarak daha düzgün ve sürekli bir oksit tabakası oluşturmaktadır.Sonuç olarak, alüminyum ve silisyum miktarının artmasıyla birlikte oksit miktarının azaldığı ve AL4 alaşımının en yüksek oksidasyon direncine sahip olduğu gözlemlenmiştir. Kurulan termodinamik modelin deney sonuçlarıyla uyumlu olduğu görülmüştür. Alüminyum içeren alaşımlarda düşük sıcaklıklarda kalın bir oksit tabakasının oluşmasını önlenmek amacıyla, malzemelerin imalat sonrasında önce ısıtılarak yüzeyde koruyucu oksit tabaksı oluşturulmasının, oksidasyon dayanımını arttırıcağı düşünülmektedir. Nowadays, green engineering applications in the automotive sector have increased and emphasis has been placed on the design of more efficient systems operating at high temperatures due to legislative regulations and standards (Euro 5, Euro 6), which are relevant to gas emission quantities. The materials used in automotive applications are subject to challenging conditions such as high temperature and high fluctuations of temperature. Therefore, traditional cast irons have been inadequate in response to these challenging conditions and the high silicon molybdenum containing cast iron being used is reached to its oxidation resistance limits due to these compelling operating conditions. Hence, iron alloys which are resistant to corrosion and thermomechanical fatigue at high temperatures are being developed in line with the demands of the industry. In this study, oxidation behaviors of two different compositions of aluminium alloyed SiMo cast iron (AL3 and AL4) and high molybdenum and silicon containing cast iron (HSM) are investigated at 400°C, 600°C, 700°C, 800°C and 900°C. After performing the oxidation test for 48 hours for each temperature, the alloys were subjected to phase analysis by X-ray diffractometer (XRD). The cross-sections of the alloys were examined by optical microscope and Scanning Electron Microscope (SEM), and elemental analysis was performed along the cross-sections of the alloys via Energy Dispersive (EDS). Phase transformation temperatures and oxidation temperatures were investigated by using Differential Scanning Calorimeter (DSC). Thermodynamic oxidation models were calculated by using ThermoCalc software with the SGTE and TCFE6 databases. In this model, weight fractions of the phases that can form in equilibrium are shown with the oxygen partial pressure change for each alloy composition. When the calculations were made, it was assumed that the oxygen partial pressure was 0.21 atm, due to open atmosphere condition, and sequence of the oxide phases were determined with the oxidation model by considering the decrease of oxygen partial pressure from the surface of the alloy to the inside. The thermodynamic oxidation models were validated by the experimental results.As a result of the DSC analysis, it was observed that the oxidation peak diminished with the increase of aluminum content and AL4 alloy had the smallest oxidation peak. The A1 phase transformation temperatures were determined to be 852.1°C for HSM alloy, 931.1°C for AL3 alloy and above 1000°C for AL4 alloy. It is determined that oxidation resistance and high tempreature fatigue resistance of AL4 alloy is higher than other alloy compositions.By using the oxidation models for HSM alloys from 400°C to 900°C, it has been observed that hematite formation occurs in the first layer and magnetite and fayalite form in the second layer. By using oxidation model, it is determined that the oxygen partial pressure required for the formation of oxide phases with the increase in temperature was shifted higher levels. XRD analysis results of HSM400 alloys exposed to oxidation at 400°C shows iron peaks as well as hematite peaks. In the SEM-EDS and optical microscope analyzes, it was seen that as the temperature increased, the hematite layer increased in quantity. XRD analyzes show that the hematite peaks became clear and the iron peaks disappeared with increasing temperature. At 600°C, 700°C, 800°C and 900°C, it was observed that the hematite peaks became intensified and the iron peaks disappeared. The reason for this, according to the optical microscope images, it is thought that the oxide layer formed on the surface is caused by the thickening. According to the SEM-EDS results, it is thought that the first layer is rich in iron and the second layer is iron and silicon rich in all temperatures, thus it is thought that hematite is formed in the upper layer and magnetite (Fe3O4) and fayalite (Fe3O4.SiO2) are formed in the lower layer. It was observed that the results of this analysis confirm the oxidation model which shows the order in the oxide layer.In the oxidation models for AL3 alloys, hematite formation was observed in the upper layer like HSM alloys. The model graphs show that the oxide layer is formed in two layers, and due to the large amount of iron in the alloy, hematite is likely to form in regions containing high oxygen content. According to the oxidation model, magnetite and aluminium silicate structures were formed in the lower layer. According to the SEM-EDS analyzes, it is observed that the oxide structure in the upper layer is hematite and lower layer which is rich in aluminium, iron and silicon is aluminum silicate and magnetite. Examination of optical microscope images revealed that after 700°C the oxide layer was not uniform and thick oxide layers were formed as the nodules. Since, It is thought that the aluminium rich oxide layer can not completely cover the surface. It is thought that aluminum silicate formation occurs in the lower layer of scale by diffusion of silicon and aluminum and this silicate layer prevents the progression of the hematite layer.As for the thermodynamic models for AL4 alloy, it is seen that the hematite layer is in the upper layer and the aluminum silicate and magnetite layer is in the lower layer like AL3 alloy. XRD analysis shows that iron peaks were not lost with increasing temperature and that aluminum silicate and magnetite peaks are formed as well as hematite. It has been observed that the oxide layer become thinner after 600°C. It is thought that increase in the rate of aluminum and silicon diffusion with increasing temperature cause to reduce the oxidation rate by preventing the thickening of the hematite with forming aluminum silicate, thus the oxide layer becomes thinner with increasing temperature.When the oxidation models of HSM, AL3 and AL4 alloys are calculated, it is seen that the expected oxide phases are formed at higher oxygen partial pressures with increasing temperature. It is clear that the reason is that the oxygen affinities of aluminum, silicon and iron decrease with increasing temperature.Oxidation mechanism for three alloys was proposed with the obtained results and thermodynamic calculations. For three alloys, hematite is formed first because iron content is much larger in three alloys. In the HSM alloy, a layer of magnetite and fayalite are formed under the hematite with the diffusion of silicon. At high temperatures, the formed oxide layer is rougher than that of low temperatures. In AL3 and AL4 alloys, aluminum silicate structures form by diffusing aluminum and silicon below the hematite layer and these silicate layers form a protective layer against oxidation. At high temperatures in the AL3 alloy, the oxide layer forms as nodules. In AL4 alloy, aluminum and silicon increase diffusion rate and prevent the progress of hematite layer and form a protective layer against oxidation. It is thought that nodules can not form, since AL4 alloy contains more aluminum and silicon than AL3 alloy. Therefore, It is thought that the protective layer covers the surface of the alloy.As a result, it was observed that the calculated oxide formation sequence was consistent with the oxide layers formed in the experiments. With increasing amounts of aluminum and silicon, it was observed that the amount of oxides was relatively reduced and it is observed that the material with the best oxidation resistance was AL4 alloy. It is thought that pre-oxidation of AL4 alloy at low oxygen partial pressures is predicted to increase the material lifetime by providing a protective layer of silicate, before using in high temperature applications. 119

Termal Bariyer kaplamalar(TBK), tipik olarak süper alaşım bir altlık malzemesi üzerine kaplı MCrAlY oksidasyon direnci sağlayan bağ katman, ısıl yalıtım sağlayan seramik katman ve bu iki katman arasında oluşan termal büyüyen oksit (TGO)'dan meydana gelmektedir. Termal bariyer sisteminde, seramik üst katman olarak genelde termal yüksek genleşme katsayısı ve düşük termal iletkenliğinden dolayı itriya ile kararlı hale getirilmiş ZrO2 kullanılmaktadır. Termal bariyer kaplamalar, yüksek sıcaklıklarda çalışan gaz türbin parçalarını bozulmalardan korumak ve motor performansını ve giriş sıcaklığını iyileştirmek için sıklıkla kullanılmaktadırlar.Çalışmada, A, Z65A,Z50A, Z35A, Z, YSZ/Al2O3, Z+Z35A+Z50A+Z65A+A, Z+Z35A+A, Z+Z50A+A, Z+Z65A+A şeklinde YSZ ve Al2O3 tozlarından hazırlanmış kaplamalar; sıcaklık korozyonu ve oksidasyon testlerine tabi tutulmuştur. Homojen bir toz karışımı elde etmek için alkol dolu kap içerisinde değirmen ile tozlar 3 saat boyunca karıştırılmış ve fırın içerisinde 140 ˚C' de 4 saatten fazla bir süre tutularak nemi alınmıştır. Bağ katman HVOF yöntemi ile seramik üst katman ise plazma sprey yöntemi ile üretilmiştir. Kaplamaların özellikleri, çevrim sayısı, termal bariyer kaplama etkisi ve yüksek sıcaklıkta geçen zaman açısından incelenmiş olup makro ve mikro yapılarındaki değişiklikler; taramalı elektron mikroskobu (SEM) karakterizasyon incelemesi yapılmıştır. Anahtar Kelimeler: Termal bariyer kaplama, Termal bariyer kaplamaların oksidasyon ve sıcaklık korozyonu, Plazma sprey kaplama, YSZ ve Al2O3 kaplamalar Thermal barrier coatings (TBCs) are finding increasing application (in the most demanding) high-temperature environment of aircraft and industrial engines. They have the capability to improve the durability of engines by reducing the surface temperature of the underlying components. The use of TBCs, along with internal cooling of the underlying super alloy components, enabled advanced gas turbine engines to operate at temperatures even above the melting temperature of the super alloy, with achieving a remarkable increase in the efficiency and performance of engines. This technology has been regarded to improve as one of the most important and effective developments in the propulsion efficiency of advanced aero engines.Thermal barrier coatings (TBCs) are widely used on supper alloy substrate typically consist of a metallic MCrAlY bond coat to protect substrate from oxidation, thermal insulating ceramic top coat and thermally grown oxide layer (TGO) at the interface of ceramic top coat and metallic bond coat. In thermal barrier systems Yittria stabilized zirconia (YSZ) is most commonly used for thermal insulating ceramic top coat because of its low thermal conductivity and high thermal expansion coefficient.TBCs are applied to provide thermal insulating to the hot section components of gas turbine in an attempt to preserve them from thermal deterioration and to improve the performance and operating temperature of the engine.The coatings powders are mixed in the compositions of wt% YSZ-35-50-65- wt % Al2O3 The mixtures are milled along 3h in alcohol to provide homogenous mixture and kilns dry more 4h. The substrates were applied grit blasting and cleaned by using alcohol before depositing. Bond coat was fabricated by using high velocity oxygen and fuel (HVOF) and the ceramic top coat was fabricated using plasma spray method (PS)Keywords: Thermal barrier coatings, oxidation and hot corrosion behavior of TBCs, plasma spray coating, ZrO2 and Al2O3 coating 105

Anadolu Üniversitesi ve Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi tarafından ortak yürütülen program. Bu çalışmada öncelikle montmorillonit polibenzimidazol kompozitlerinin (MMT/ABPBI) morfolojik özellikleri araştırılmıştır. MMT/ABPBI kompozitlerinin morfolojisi ve yapılarının karakterizasyonu Fourier dönüşümlü kızılötesi spektrometresi (FT-IR), X-ışını kırınımı (XRD), taramalı elektron mikroskopisi (SEM) ve termogravimetrik analiz (TGA-DTG) teknikleri ile incelenmiştir. MMT miktarının az olduğu durumlarda MMT’nin dağılımında pulcuklanmış yapı mekanizması hakim olmuştur. MMT miktarının fazla olduğu durumlarda ise aralanmış tabakalı yapı olmayan mikrokompozit morfolojisi, aralanmış tabakalı olan nanokompozite rağmen tercih edilmiştir. Nanokompozitin termal bozunmasında çeşitli kütle kayıp yüzdeleri üç aşamada gerçekleşmiştir. Termal bozunmanın ikinci basamağında MMT/ABPBI için gözlemlenen başlangıç sıcaklığı ABPBI’dan daha düşüktür. Son aşamada MMT’nin ABPBI’da yer almasıyla kazandığı termal kararlılık ikinci aşamadakinden daha farklıdır. ABPBI’ya kütlece % 5 mMMT katıldıktan sonra aktivasyon enerjisi hava ortamında 62,6 kJ/mol’den 77,7 kJ/mol’e çıkmıştır. Adsorban olarak poli(2,5-benzimidazol) (ABPBI) kullanılarak batch yöntemiyle sulu çözeltiden fosfat türlerinin giderimi çalışılmıştır. Adsorbanın fizikokimyasal özellikleri FT-IR, TGA ve SEM yöntemleri ile incelenmiştir. ABPBI’nın bozunması için statik hava atmosferinde Kissinger yöntemi ile hesaplanan aktivasyon enerjisi yaklaşık 29 kJ/mol olarak bulunmuştur. Sulu çözeltilerden fosfat türlerinin adsorpsiyonuna başlangıç fosfat derişimi, pH ve temas süresi parametrelerinin etkileri incelenmiştir. ABPBI için Langmuir tek tabakalı adsorpsiyon kapasitesi 87,90 mg/g olarak hesaplanmıştır. Kinetik verileri ve hız sabitlerini tanımlamak için yalancı-birinci derece, yalancı-ikinci derece kinetiği ve partikül içi difüzyon modelleri kullanılmıştır. In this study, thermal and morphological properties of montmorillonite polybenzimidazole composite (MMT/ABPBI) were primarily investigated. The morphology and structure of MMT/ABPBI composites were characterized by Fourier transformed infrared spectrometer (FT-IR), X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and thermogravimetric analysis (TGA-DTG) techniques. At low MMT loading, exfoliation was the predominant mechanism of MMT dispersion. At high MMT loading, non-intercalated microcomposite morphology was partially favoured in expense of the intercalated nanocomposite. Thermal degradation of nanocomposite occured in three stages with various mass percent losses. In the second stage of thermal degradation, the onset temperature of degradation for the MMT/ABPBI nanocomposites was lower than that of ABPBI polymer. In the last stage, the improvement in thermal stability by the introduction of MMT into the ABPBI was different from the second stage. The activation energy for degradation of ABPBI increased from 62,6 kJ/mol to 77,7 kJ/mol after loading of 5 % modified montmorillonite (mMMT) content into ABPBI matrix under air atmosphere. Batch adsorption experiments were carried out for the removal of phosphate species from aqueous solution using poly(2,5-benzimidazole) (ABPBI) as adsorbent. The physicochemical properties of adsorbent were investigated by FT-IR, TGA and SEM methods. The activation energy for degradation estimated by Kissinger method for ABPBI was found to be 29 kJ/mol in static air atmosphere. The effects of initial phosphate concentration, pH and contact time parameters onto the adsorption of phosphate species from aqueous solutions were investigated. The Langmuir monolayer adsorption capacity of ABPBI was calculated as 87,90 mg/g. The Pseudo-first-order, Pseudo-second-order kinetic and the intra-particle diffusion models were used to describe the kinetic data and rate constants were evaluated.

06.03.2018 tarihli ve 30352 sayılı Resmi Gazetede yayımlanan “Yükseköğretim Kanunu İle Bazı Kanun Ve Kanun Hükmünde Kararnamelerde Değişiklik Yapılması Hakkında Kanun” ile 18.06.2018 tarihli “Lisansüstü Tezlerin Elektronik Ortamda Toplanması, Düzenlenmesi ve Erişime Açılmasına İlişkin Yönerge” gereğince tam metin erişime açılmıştır. Bu çalıĢmada termo reaktif difüzyon (TRD) yöntemi kullanılarak AISI D2 soğuk iĢ takım çeliği yüzeyine titanyum alüminyum nitrür (TiAlN) esaslı kaplama tabakasının oluĢturulmasına çalıĢılmıĢtır. Bu amaçla metalografik olarak hazırlanmıĢ olan numunelere öncelikle 575 oC‟de 8 saat süreyle gaz nitrürleme iĢleminin uygulanmasıyla yüzeyde Fe3N fazından oluĢan nitrür tabakası elde edilmiĢtir. TiAlN tabakasının oluĢturulması amacıyla, nitrürlenmiĢ numunelere Ti ve Al elementlerinin difüze edilmesinde iki farklı teknik denenmiĢtir. Ti ve Al elementlerinin ayrı kaplama banyolarında difüze edilmesine dayalı olan birinci yöntem kademeli üretim olarak isimlendirilmektedir. Ġki elementin aynı kaplama banyosunda bulundurularak difüzyonlarının sağlanması ise birlikte çöktürme yöntemidir. Her iki yöntemden elde edilen TiAlN kaplı numunelerde yapılan mikroyapı incelemeleri, mikrosertlik, tabaka kalınlığı ve tabakayı oluĢturan fazların tespitini içeren ön çalıĢmalar neticesinde kaplama tabakasının oluĢturulmasına birlikte çöktürme yöntemi ile devam edilmesine karar verilmiĢtir. Kaplama banyosunda metal element kaynağı olan ferro titanyum ve alüminyum ile birlikte aktivatör olarak amonyum klorür, inert dolgu malzemesi olarak alümina ve oksijen giderici olarak naftalin kullanılmıĢtır. En iyi özelliklere sahip TiAlN esaslı tabakanın elde edilebilmesi amacıyla kaplama banyosunun optimizasyonuna çalıĢılmıĢtır. Bu amaçla banyo bileĢimine ağırlıkça %1, %3, %5, %7 ve %10 oranlarında Al ilave edilmiĢtir. Yapılan incelemeler (Optik mikroyapı, SEM-EDS, XRD, mikrosertlik) sonucunda ağırlıkça %7 Al içeren kaplama banyosunun kullanılmasına karar verilmiĢtir. KaplanmamıĢ, nitrürlenmiĢ, TiN ve TiAlN kaplanmıĢ AISI D2 çelik numunelerin aĢınma deneyleri ball-on-disk metoduyla Si3N4 bilyeler kullanılarak 0,1 m/s, 0,3 m/s ve 0,5 m/s hızlarda 2,5N, 5N ve 10N yük altında 200 m mesafede gerçekleĢtirilmiĢtir. AĢınma deneyleri sonucunda TiN ve TiAlN kaplı çeliklerin sürtünme katsayılarının ve aĢınma hızlarının kaplanmamıĢ ve nitrürlenmiĢ çeliklere oranla çok düĢük seviyelerde olduğu görülmüĢtür. Korozyon özelliklerinin belirlenmesi amacıyla, kaplanmamıĢ, nitrürlenmiĢ, TiN ve TiAlN kaplanmıĢ AISI D2 çelik numuneler potansiyostat-galvanostat cihazı ile üç elektrod tekniği kullanılarak, 0,5M NaCl, 0,5M H2SO4 ve 0,5M H3BO3 sulu çözelti ortamlarında korozyona tabi tutulmuĢlardır. ÇalıĢmalar sonucunda elde edilen korozyon akımı (IKor), korozyon potansiyeli (EKor) ve polarizasyon direnci (Rp) değerleri TiN ve TiAlN kaplama tabakalarının her ortamda kaplanmamıĢ ve nitrürlenmiĢ çeliğe oranla çok yüksek korozyon direncine sahip olduğunu göstermiĢtir. TiAlN kaplı çeliğe ait yüksek sıcaklıklardaki oksidasyon direncinin belirlenmesi amacıyla açık atmosfer elektrik direnç fırınında 600°C, 700°C ve 800°C sıcaklıklarda 25 saat süreyle oksidasyon iĢlemi gerçekleĢtirilmiĢtir. Kaplama tabakası 600°C ve 700°C sıcaklıklarda altık malzemeyi sıcaklığın etkisine karĢı korumuĢtur. Oksidasyon sıcaklığının yükseltilmesinin kaplama tabakasının oksidasyon direncinin düĢmesine sebep olduğu görülmüĢtür. In the present study, the titanium aluminum nitride (TiAlN) based coatings was tried to form on the surface of the AISI D2 cold work tool steel by thermo reactive diffusion (TRD) technic. For this purpose, AISI D2 steel was pre-nitrided by gas nitriding process for the formation of Fe3N phases on the steel samples at 575 °C for 8 hours. Two different methods were used for the diffusion of Ti and Al elements into the nitrided layers. First of them is the stepped method which includes aluminizing and then titanizing treatments. Second of them is the co-deposition of Ti and Al on the steel samples in the same bath. In the present study, co-deposition process was selected for TiAlN based coatings as a result of microstructural, mechanical and phase analysis of the coated layers produced by per methods. The bath consists of ferro titanium and Al for metallic element supplier, ammonium chloride as an activator, naphthalene for de-oxidation and alumina as a filler material. For the optimization of the bath composition for the determining of the best TiAlN based coatings, aluminum was added into bath composition by 1%, 3%, 5%, 7% and 10%wt. It was decided that the bath composition which includes 7% Al by weight as a result of the investigation (optical, SM-EDS, XRD, micro-hardness) of the produced coatings on the steel samples for all bath compositions. The wear test of uncoated, nitrided, titanium nitride coated and titanium aluminum nitride coated AISI D2 cold work tool steel was realized at the sliding speeds of 0,1 m/s, 0,3 m/s and 0,5 m/s under the loads of 2,5N, 5N and 10N for 200 m sliding distance against silicon nitride ball. The ball-on-disc wear test was used for the samples. The wear test results showed that the friction coefficients and the wear rates of TiN and TiAlN coated steels are much lower than that of the uncoated and nitrided steel samples. The corrosion properties of uncoated, nitrided, titanium nitride coated and titanium aluminum nitride coated AISI D2 steel were examined by galvanostat-potentiostat instrument using three electrode technic in 0,5M NaCl, 0,5M H2SO4 and 0,5M H3BO3 solutions to determine the, corrosion current (IKor), corrosion potential (EKor) and polarization resistance (Rp). The corrosion resistance of TiAlN and coatings was higher than that of uncoated and nitrided steels for all environments. Oxidation tests of TiAlN coated steel was realized at 600oC, 700oC and 800°C temperatures for 25 hours in an open atmosphere in the electric resistance furnace. The base material was protected against the effects of temperature at 600oC and 700oC by coating layer. Increase in the oxidation temperature caused to the decrease of the oxidation resistance of the coating layers.

Titanyum ve alaşımları yüksek mukavemet/ağırlık oranı, yüksek korozyon direnci ve biyo-uyumluluğundan dolayı birçok uygulamada yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak, zayıf tribolojik özellikleri aşınmayla ilgili uygulama alanlarında kullanımını sınırlamaktadır.Titanyumun sahip olduğu yüksek korozyon direnci, normal atmosfer koşullarında titanyum yüzeyinde ince oksit tabakasının oluşumunun sonucudur. Oksit tabakasının kalınlığında ve sertliğinde artış sağlayan yüzey işlemi hem korozyon hem de aşınma direncinde gelişme sağlamaktadır. Titanyum yüzeyinde kalın oksit tabakası oluşumunu sağlamak için birçok yöntem kullanılmaktadır. Anotlama, oksijen difüzyon, iyon implatasyonu, termal oksitleme ve paladyum işlenmiş termal oksit yöntemleri örnek olarak verilebilir.Bu çalışma kapsamında termal oksidasyon yönteminin CP Titanyum ve Ti6Al4V alaşımının yüzey özelliklerine etkisi incelenmiştir. Her iki malzemeye 650 oC'de 5 saat süreyle statik ve termal çevrimli oksidasyon ayrıca Ti6Al4V alaşımına 6, 8, 10, 12 saat statik termal oksidasyon uygulanmıştır. Termal oksidasyon işlemleri sonucunda yüzey pürüzlülüğündeki değişimler, oluşan fazlar incelenmiş ve numunelere aşınma testi uygulanarak aşınma dayanımları karşılaştırılmıştır. Titanium and its alloys, because of its high strength to weight ratio, high resistance to corrosion and bio-compatibility, are widely used in engineering applications. However, their poor tribological properties limit their usage in wear related applications.Significant corrosion resistance of titanium results from formation of thin oxide layer on surface in atmospheric conditions. Any surface treatment that thicken and harden oxide layer, improves not only corrosion resistance but also wear resistance. Many methods are used to produce thick oxide layer such as oxygen diffusion, ion implantation, thermal oxidation and palladium treated thermal oxidation.In this study effects of thermal oxidation methods on CP Ti and Ti6Al4V alloy surface properties were investigated. 5 hour static and thermal cycling oxidation was applied both material samples at 650 oC. And also, 6, 8, 10, 12 hour static thermal oxidation was applied in Ti6Al4V samples at 650 oC. Change in surface roughness, phases occurred on surface was observed. All samples exposed to wear test and their wear resistance were compared. 77

Titanyum ve titanyum alaşımları düşük yoğunluk, yüksek mukavemet, yüksek korozyon direnci gibi özellikleri bir arada bulundurması nedeniyle geniş bir çalışma alanına sahiptir. Titanyumun sunduğu bu başarılı mekanik ve korozyon özelliklerine rağmen kullanımları sahip oldukları zayıf sürtünme, aşınma ve agresif ortamlardaki zayıf korozyon özellikleri nedeniyle sınırlanmaktadır. Bu olumsuz etkileri azaltmak için Titanyum alaşımlarına farklı yüzey işlemleri uygulanmaktadır. Bu amaçla farklı yüzey pürüzlülüğüne sahip Titanyuma termal oksitleme işlemi uygulanmıştır.Oksitleme işleminden önce farklı yüzey pürüzlülüğüne sahip (Ra=0,1 µm, Ra=0,3 µm ve Ra=0,6 µm) numuneler elde etmek için değişik mesh ölçülerine sahip SiC zımparalar kullanılmıştır. Farklı yüzey pürüzlülüğüne sahip bu numuneler 550 ºC, 750 ºC ve 850 ºC de 8 saat fırın ortamında 3 m³/h sabit debide oksijen verilerek oksitleme işlemine tabi tutulmuştur. Oksitlenen numunelerin mekanik, yapısal ve tribolojik özelliklerini karakterize etmek için; XRD, SEM, optik mikroskop, mikrosertlik ve pin-on-disk aşınma cihazı kullanılmıştır. Yapılan çalışmalar sonunda yüzeyde kararlı bir oksit tabakasının oluştuğu ve oksitleme işleminden önceki taban malzemesinin pürüzlülüğünün, oksitleme işleminden sonraki pürüzlülük değerleri üzerinde etkili olduğu gözlenmiştir. Ayrıca oksitlenme sıcaklığı arttıkça pürüzlülük değerlerininde arttığı tespit edilmiştir. Termal oksitleme sonucu oluşturulan oksit tabakasının sürtünme katsayısını azalttığı ve taban malzemelerin pürüzlülüğününde aşınma davranışı üzerinde etkili olduğu görülmüştür. Ayrıca oksitleme işleminin numunelerin korozyon davranışları üzerinde etkili olduğu ve 850 ºC de oksitlenen numunelerde en iyi korozyon davranışı elde edilmiştir. Numunelerin korozyon davranışları üzerinde yüzey pürüzlülüğünün de etkili olduğu ve en iyi korozyon davranışının en düşük yüzey pürüzlülüğüne sahip numunelerde meydana geldiği gözlenmiştir. Titanium and its compounds posses widely studying area due to the special properties such as a low density, high strength and high corrosion. Although it has good mechanic and corrosion properties, their use is limited because of weak friction and wear, low corrosion in aggressive media. In order to lower these unwanted effects, Titanium alloys have been suffered to different surface processes. For this reason, thermal oxidation process was applied in Titanium having a different surface roughness.Before the oxidation process, different mesh size SiC sand paperes were used in order to obtain samples having a different surface roughness (Ra=0,1 µm, Ra=0,3 µm ve Ra=0,6 µm). These samples were suffered to oxidation process 8 hours at 550 ºC, 750 ºC ve 850 ºC in constant 3 m³/h flow rate of oxygen. In order to characterize the mechanic, structural and tribological properties, XRD, SEM, optic microscop, microstrength and pin-on-disk wear device systems were applied. It has been observed that the formation of stable oxide layer onto the surface and substrate roughness before oxidation is effective the surface roughness value of the samples after oxidized. Also increasing oxidation temperatures result in an increase of the roughness value. Also, it has been revealed that the oxide layer produce by the thermal oxidation process decreased the friction constant and the substrate roughness effect on the wear properties was observed. In addition the thermal oxidation process effects on the corrosion properties of the samples have been determined and the best corrosion properties were obtained in the samples oxidized at 850 ºC. The surface roughness effect on the corrosion properties of the samples have been observed and the best corrosion behavior comes out the samples having the lowest surface roughness. 60

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2007, Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2007, Bu çalışmada, yüksek sıcaklık termal oksidasyonun TiN kaplı olan ve olmayan Cp-Ti (Grade 2) ve Ti-6Al-4V (Grade 23) alaşımının yüzey özelliklerine etkisi incelenmiştir. Termal oksidasyon işlemleri fırın ortamında farklı sıcaklıklarda ve 48 saatlik sürelerde yapılmıştır. Oksidasyon işlemleri öncesi ve sonrası hem yüzeyden hem de kesitten karakterizasyon çalışmaları yapılarak TiN kaplı olan numunelerle kaplı olmayan orijinal numuneler sertlik, oksit tabakası özellikleri, oksidasyon kinetikleri, yüzey özellikleri ve oluşan oksit tabakası kalınlıkları ve oksijen difüzyon bölgesi derinlikleri açısından karşılaştırılmıştır. Oksit tabakası ve oksijen difüzyon bölgesinin sertliği, yüzey ve kesit özellikleri, yüzey pürüzlülüğü, çizik direnci ve yüzey hasar davranışları optik mikroskop incelemeleri, X-ışınları difraksiyonu analizleri, sertlik, Rockwell C ve çizik testleri uygulanarak değerlendirilmiştir. Oksidasyon sonucunda tüm numunelerde TiO2 ile oksijen difüzyon bölgesinin birleşiminden oluşan yüzey tabakası oluşmuştur. TiN kaplama kaplı numunelerde oksidasyonu bir miktar azaltıcı etki göstermiştir ve termal oksidasyonun ilk aşamalarında ortadan kalkmıştır. Kesitten ve yüzeyden yapılan sertlik ölçümlerinde TiN kaplı numunelerin yüzeyinde oluşan oksit tabakalarının TiN kaplı olmayan numunelere göre daha yüksek sertliklere sahip olduğu görülmüştür. Oksijen difüzyon bölgelerinde ise TiN kaplı numuneler TiN kaplı olmayan numunelere göre daha düşük sertlik göstermiştir. Sonuçları literatürdeki çalışmalarla karşılaştırdığımızda, mühendislik açısından yeter yakınsaklığı sağladığı gözlenmiştir., In this study, the effect of high temperature thermal oxidation on surface properties of uncoated and TiN coated CP (Grade 2) titanium and Ti-6Al-4V (Grade 23) alloy was investigated. Thermal oxidation was carried out at different temperatures for durations up to 48 hours in furnace atmosphere. Before and after oxidation processes the hardness, oxide layer adherence, oxidation kinetics, surface properties, oxide layer and oxygen diffusion zone thicknesses of uncoated and TiN coated CP titanium and Ti-6Al-4V alloy was compared by both surface and cross section characterizations. The hardness, surface and cross section properties, the surface roughness, the scratch resistance to the deformation and damage behaviours of oxide layer and oxygen diffusion zone have been evaluated using, optical microscopic investigations, X-ray diffraction analysis, indentation, scratch and Rockwell C tests. TiN coating provide little protection against oxidation in coated samples and it was rapidly removed during the first stage of thermal oxidation. Oxidation has introduced hard surface layers composed of TiO2 and oxygen diffusion zone beneath it in all samples. It was founded that surface and cross section hardness of oxide layer of TiN coated samples were increased more than compared with uncoated samples, however in oxygen diffusion zones the hardness of TiN coated samples were decreased compared with uncoated samples by thermal oxidation. The comparison of the results with the examples given in the literature was in a good agreement., Yüksek Lisans, M.Sc.

ÖZET Doktora Tezi POLİENİK YAPIDAKİ YAĞLARIN (MISIRÖZÜ YAĞININ) TERMİK OKSİDASYONU ÜZERİNE ALFA-TOKOFEROL VE TERSİYER BÜTİL ÖDROKSİKİNONUN ANTİOKSİDATİF ETKİSİ Ö.Mine ÖZEKİN(GÜL) Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Gıda Mühendisliği Anabilin: Dalı Danışman: Prof.Dr.Muammer KAYAHAN Yağlarda oluşan oksidatif bozulmalar, yağın yapısını oluşturan esansiyel özellikteki komponentleri sağlığa zararlı hale getirmesi nedeni ile çok büyük önem taşır. Bu nedenle yağların oksidasyona karşı stabilitelerini koruyan, ya da artıran kullanım şekil ve önlemlerinin geliştirilmesi, insan sağlığı açısından bir zorunluluktur. Bu çalışmada materyal olarak kullanılan rafine mısırözü yağının, termik oksidasyona bağlı olarak, fiziksel ve kimyasal özelliklerinde meydana gelen değişmeler ile, yağın termik oksidasyona dayanıklılığını artırmak için yağa katılan antioksidan kullanımının bu değişmeler üzerine olan etkileri araştırılmıştır. Bu amaçla mısırözü yağma yaygın olarak kullanılan iki antioksidan çeşidi, değişik oranlarda katılarak 10 farklı grup hazırlanmıştır. Daha sonra model yağların oksidasyonu, geliştirilen termik oksidasyon düzeneğinden yararlanılarak, 180°C'lik sabit sıcaklıkta ve 36 saatlik bir sürede gerçekleştirilmiştir. Hazırlanan yağ örneklerinde, yağda oluşan değişiklikler ve bu yağa antioksidan eklenmesinin etkisi, kırılma indisi, dumanlanma noktası, peroksit sayısı, serbest asitlik, benzidin indisi, 232 nm ve 270 nm'lerde U.V. absorpsiyonu ve iyot sayısı ölçümleri ile belirlenmiştir.Kırılma indisi değerlerinde bütün gruplarda düzenli, ancak çok düşük düzeyde artış oluşmuş ve ısıtma süreleri arasındaki fark önemsiz bulunurken, dumanlanma noktası sıcaklığında antioksidansız ve antioksidanlı bütün gruplarda düşüş gözlenmiş, ancak 7. grup bu yönden en dayanaklı örnek olarak saptanmıştır. Yağlarda 180°C'de termik oksidasyon süresince peroksit sayısı değerleri tüm gruplarda düzensiz değişmeler göstermekle beraber, 36 saatlik termik oksidasyon sonunda 3. grup diğerlerine göre en az artış gösteren grup olarak belirlenmiştir. Örneklerde serbest yağ asitlikleri bakımından, bazı düzensizlikler görülmüşse de, ısıtma süresi ile genel olarak artış göstermiş ve en düşük artış 9. grupta saptanmıştır. Benzidin indisi ölçümlerinde de ısıtma süresine bağlı genel bir artış bulunurken, antioksidansız gruptaki artış yüksek düzeyde olmuş ve 36 saatlik termik oksidasyon sonunda da en düşük artış, 9. grupta saptanmıştır. Ultraviyole (U.V.) absorpsiyonu ölçümlerinde alınan sonuçlara göre, her iki dalga boyunda da en yüksek bulgular antioksidansız grupta saptanırken, dien konjuge bileşikler 9. grupta, bunların parçalanma ürünleri ile trien konjuge bileşikler ise, 8. grupta gözlenmiştir. Ulaşılan bulgulara göre, iyot sayısı oksidasyon süresince antioksidansız ve antioksidanlı grupların tümünde düzenli olarak düşüş göstermişse de, en fazla düşüş antioksidansız grupta görülürken, en az düşüş 9. grupta saptanmıştır. 2001, 120 Sayfa ANAHTAR KELİMELER: Rafine mısırözü yağı, termik oksidasyon, antioksidan, sinerjisi, tersiyer bütil-hidroksikinon, a-tokoferol, kalite parametreleri, kırılma indisi, dumanlanma noktası, peroksit sayısı, serbest asittik, benzidin İndisi, ultraviyole absorpsiyon, iyot sayısı ABSTRACT Philosophy of doctorate thesis THE ANnOXTDATIVE EFFECTS OF ALFA - TOCOPHEROL AND TERTIARY BUTYLHYDROXYQUMON ON THE THERMAL OXIDATION OF POLYENIC LIPIDS SUCH AS CORN OIL Ö.Mİne ÖZEKİN (GÜL) Ankara University Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Food Engineering Supervisor: Prof.Dr.Muammer KAYAHAN Oxidative deterioration in lipids are extremely important because of the deterioration will cause that the essential components of the lipid structure become harmful to the general human health. Therefore, improving the methods for increasing the stability of lipids against oxidation is a necessity in terms of general health of human beings. In this study, the changes caused by thermal oxidation in the physical and chemical properties of the refined corn oil and the effects of antioxidant usage-which was added in to the oil to increase the resistance to the thermal oxidation on the properties above mentioned were investigated. With this aim of the study, ten (10) different experimental groups of refined com oil were prepared utilizing two different commonly used antioxidants at various ratios. The oxidation of the model oil groups were achieved using a unique thermal oxidation system at constant temperature (180°C) for 36 hours. In these oil samples, the changes in the oil, the effects of antioxidant additive, refractive index, smoking point, peroxide value, free acidity and index of benzidine weredetermined by the measurement of ultraviolet absorbtion at 232 nm and 270 nm. and iodine value. In all sample groups, there was regular but low level increase in refraction index values; the difference in heating times were found negligible; and although there was a decrease for smoking point in both groups.with or without antioxidant, the 7th group was the most resistant group among all. During the thermal oxidation of lipids at 180°C, in all groups there were irregular changes in peroxide values, but there was the lowest increase in the 3rd group of the samples than that of thermal oxidation. Although some irregularities were found in free fatty acidity in all samples, there was a general general tendency of increase with heating time and 9th group was yielded the most favorable results. Despite of this, there was a general increase in the measurement of the benzidine index related to heating duration. This increase was more pronounced in the group without antioxidant and the lowest level of increase was observed in the 9th group at the end of oxidation process ( at 36th hour). With respect of U. V. absorption measurements at both wavelengths, the highest values were determined in the group without antioxidant. While conjugated diene compounds were observed in the 9th group, the breakdown products and the conjugated triene compounds were observed in the 8th group. According to the data obtained, the iodine value during the oxidation decreased in all groups, while the highest level of decrease was observed in the group without antioxidant and the lowest level of decrease was determined to be in the 9th group. 2001, 120 pages KEY WORDS: Refined corn oil, thermal oxidation, antioxidant, synergisim, tertiary- butylhydroxyquinone a-tocopherol, quality parameters, refractive index, smoking point, peroxide vaule, free acidity, benzidine index, ultraviole absorption, iodine value. 120