(Ti,V)N kaplamalarının AZ31 magnezyum alaşımlarının mekanik özellikleri üzerindeki etkisi

Abstract

Magnezyum temelli hafif metal alaşımları endüstriyel ilginin artmasıyla yapısal materyaller sınıfına ait olmuşlardır. Magnezyum alaşımları düşük yoğunluğa, düşük maliyete ve geniş kullanım alanlarına sahiptirler. Fakat mekanik sağlamlığının zayıflığı ve düşük korozyon dayanıklılığı onların pratik kullanımını sınırlamaktadır. Bu tez çalışmasında AZ31 magnezyum alaşımının mekanik ve yapısal özelliklerini iyileştirmek için TiN, (Ti,V)N ve TiN/VN dört katmanlı ince kaplamalar ile TiVN/VN çok katmanlı ince kaplamalar RF magnetron saçtırma sistemi kullanılarak AZ31 magnezyum alaşımının üzerine kaplanmıştır. Ve sonra gerçekleştirilen kaplamaların AZ31 magnezyum alaşımının yapısal ve mekanik özelliklerine etkisi araştırılmıştır. İnce film kaplamalar 100W RF güç kaynağı ile 1:2 Ar/N2 oranında 1.9x10-3 mbar basınçta oda sıcaklığında gerçekleştirilmiştir. Kaplamaların bileşimini ve kimyasal özelliklerini x-ray fotoelektron spektroskopisi (XPS). Kristal yapılarını x-ışını kırınımı (XRD), yüzey morfolojisi ve yüzey pürüzlülüğünü atomik kuvvet mikroskobu (AFM) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM), korozyon dayanıklılığını elektrokimyasal ölçümler, mekanik ve tribolojik özelliklerini belirlemek için de sertlik ve çizik testleri yöntemleri ayrı ayrı kullanılarak analiz edilmiştir. Ve sonuçlar bize kaplamaların pürüzlüğü, korozyon dayanıklılığı ve mekanik özelliklerinin AZ31 magnezyum alaşımı ile karşılaştırıldığında belirgin olarak iyileştiğini göstermiştir.

Magnesium based light metal alloys belong to a class of structural materials with increasing industrial attention. Magnesium alloys show the lowest density, low cost and large availability. However, weak mechanical strength and low corrosion resistance restrict their practical application. In this thesis study to improve mechanical and structural properties of AZ31 magnesium alloys, TiN, (Ti,V)N, and TiN/VN four layer thin films along with TiVN/VN multilayer thin films were coated on AZ31 magnesium alloys using RF magnetron sputtering technique. And then the influence of these coatings on the structural and mechanical properties of magnesium alloys was investigated. Thin film coatings were produced at 1.9 x 10-3 mbar by using 100 W RF power supply at room temperature and at 1:2 Ar/N2 gas flow ratio. The composition and chemical properties, surface morphology, corrosion resistance, mechanical and tribological properties of the coatings were analyzed by x-ray photoelectron spectroscopy (XPS), atomic force microscope (AFM), electrochemical measurements, nano hardness tester and scratch tester, respectively. The results showed that the roughness, corrosion resistance and mechanical properties of coatings were significantly improved compared to AZ31 magnesium alloy.