NADİR TOPRAK ELEMENTİ KATKILARININ BORLAMAYA ETKİSİ


Ertürk L.

12. INTERNATIONAL SUMMIT SCIENTIFIC RESEARCH CONGRESS, Gaziantep, Türkiye, 29 - 31 Mayıs 2024, ss.869-878

  • Yayın Türü: Bildiri / Tam Metin Bildiri
  • Basıldığı Şehir: Gaziantep
  • Basıldığı Ülke: Türkiye
  • Sayfa Sayıları: ss.869-878
  • Sivas Cumhuriyet Üniversitesi Adresli: Evet

Özet

Birçok makine parçası, bulundukları ortam ve çalışma koşullarına bağlı olarak, yüzeylerinde meydana gelen aşınma ve korozyon gibi durumlar sonucunda kullanılamaz hale gelmektedir. Makine parçalarının değişimi, hem üretimin aksamasına hem de maddi zarara neden olmaktadır. Dolayısıyla, makine parçalarının kullanım ömürlerini artırmak ciddi önem arz etmektedir. Bunun için, makine parçalarını yüksek maliyetli bir malzemeden üretmek yerine parçaların yüzeyi, daha iyi özelliklere sahip bir malzemeyle kaplanır veya termokimyasal işlemlerle parçaların yüzeyinde koruyucu bir tabaka oluşturulur. Parçaların dış yüzeyinde oluşturulan bu tabakalar, altlık malzemeyi aşınma ve korozyon gibi durumlardan korumaktadır. Karbürleme, nitrürleme ve borlama gibi termokimyasal işlemlerle parça yüzeyinde sırasıyla karbürlü, nitrürlü ve borürlü yapılar oluşmaktadır. Bu yapılar, yüksek sertlik değerine sahip olup, üstün aşınma ve korozyon dirençleri göstermektedir. Termokimyasal işlemlerden özellikle karbürleme ve borlama işlemi, basit ve ekonomik olması vb. sebeplerden dolayı genellikle katı ortamda yapılmaktadır. Katı ortamda yapılan işlemlerde, yapılan işlemin çeşidine göre karbon, azot veya bor verici ve tepkimeyi hızlandırmak için çeşitli aktivatörler içeren toz ortamlar kullanılır. Nadir toprak elementlerinin termokimyasal karbürleme, nitrürleme ve borlama işlemlerinde sırasıyla karbon, nitrojen veya borun difüzyonunu artırıcı etki göstermektedir. Bu çalışmada da borlama işleminde nadir toprak elementi katkılarının, oluşan borür tabakası özelliklerine etkisi araştırılmıştır. Literatürdeki çalışmaları incelediğimizde, az miktarlarda yapılan katkıların bile oluşan borür tabakasının mikroyapısı, kalınlığı ve sertlik değeri gibi özellikler üzerinde etkileri olduğu görülmektedir. Altlık malzeme olarak demir esaslı malzemeler, titanyum alaşımları ve nadiren nikel alaşımları kullanıldığı görülmüştür. Nadir toprak elementi katkısı olarak ise genellikle lantanyum ve seryum elementi oksitlerinin kullanıldığı görülmekle birlikte, neodimyum, gadolinyum, iterbiyum, itriyum, samaryum bileşiklerinin kullanıldığı çalışmalara da rastlanılmıştır. Katkı olarak nadir toprak elementlerinin oksitli bileşiklerinin, nitratlı ve klorürlü bileşiklerine daha çok tercih edildiği görülmüştür. Genel olarak, nadir toprak elementi bileşiklerinin borlayıcı ortama eklenmesiyle ilgili sınırlı sayıda çalışma olduğu söylenebilir. Bu kapsamda, borlama işleminde farklı altlık malzemelerin ve nadir toprak elementi katkılarının kullanılmasının literatüre büyük katkı sağlayacağı sonucuna varılmıştır.

Many machine parts become unusable as a result of wear and corrosion on their surfaces, depending on their environment and operating conditions. Changing machine parts causes both production disruption and financial damage. Therefore, increasing the lifespan of machine parts is of great importance. For this purpose, instead of producing machine parts from a high-cost material, the surface of the parts is coated with a material with better properties or a protective layer is created on the surface of the parts by thermochemical processes. These layers formed on the surface of the parts protect the substrate material from conditions such as wear and corrosion. Carbide, nitride and borided structures are formed on the part surface, respectively, by thermochemical processes such as carburizing, nitriding and boriding. These structures have high hardness values and show superior wear and corrosion resistance. Thermochemical processes, especially carburizing and boriding, are generally carried out in solid media for reasons such as being simple and economical. In processes carried out in solid media, powder environment containing carbon, nitrogen or boron sources and various activators to accelerate the  reaction are used, depending on the type of process performed. Rare earth elements has an increasing effect on the diffusion of carbon, nitrogen or boron in thermochemical carburizing, nitriding and boriding processes, respectively. In this study, the effect of rare earth element additives in the boriding process on the properties of the formed boride layer was investigated. When we examine the studies in the literature, it is seen that even small amounts of additives have effects on the properties such as microstructure, thickness and hardness value of the formed boride layer. It has been observed that ironbased materials, titanium alloys and rarely nickel alloys are used as substrate materials. Although it is seen that lanthanum and cerium element oxides are generally used as rare earth element additives, there are also studies using neodymium, gadolinium, ytterbium, yttrium and samarium compounds. It has been observed that oxidized compounds of rare earth elements are more preferred than nitrate and chloride compounds as additives. In general, it can be said that there are a limited number of studies on the addition of rare earth element compounds to boronizing media. In this context, it has been concluded that the use of different substrate materials and rare earth element additives in the boriding process will make a great contribution to the literature.