Ni-W-B-X (X=Co, Mo, Mn) alaşım sisteminin camlaşma kabiliyetinin geliştirilmesi

Abstract

Bu çalışmanın temel amacı, metal matrisli ve borür takviyeli kompozit malzeme üretimi için oldukça yüksek bir öncül olma potansiyeline sahip olan Ni51W31.6B17.4 metalik cam alaşımının kritik döküm kalınlığını arttırmaktır. Bu amaçla iki aşamalı bir çalışma yapılmıştır. Birinci aşamada, alaşımın likidüs sıcaklığını düşürmek için, bileşimdeki tungsten yerine % 10-20 arasında değişen oranlarda Co, Mo, Mn ilaveleri yapılmıştır. İkinci aşamada, amorf bir yapı elde etmek için ümit verici olan bileşimler belirlenmiş ve bu bileşimlerdeki Ni fazının çökelmesini zorlaştırmak amacıyla nikel elementi yerine Er, Sm, Y, Zr (% 2-6), La ve Nd (% 6) ilaveleri yapılmıştır. Elde edilen numunelerin mikroyapısal ve termal özellikleri malzeme karakterizasyon yöntemleri ile incelenmiştir. Sonuç olarak, Mo ve Co ilavelerinin alaşımların likidus sıcaklığını önemli ölçüde azalttığı ve daha ince mikro yapılar üretmeyi kolaylaştırdığı bulunmuştur. İnce mikroyapılar, alaşımların Co ve Mo ilaveleri sonucunda daha hızlı soğutulabileceği anlamına geldiği için cam oluşumu elde etme açısından önemlidir. Ayrıca, Ni yerine yapılan Er, Sm, Y, Zr, La ve Nd katkılarının kristallenmeyi kolaylaştırdığı ve bu yüzden de camlaşma kabiliyetini olumsuz yönde etkilediği belirlenmiştir.

The main objective of this study is to increase the critical casting thickness of Ni51W31.6B17.4 metallic glass alloy, which has very high potential to be used as a precursor to produce metal matrix composite reinforced with borides. A two stage approach was used in oder to achieve the objective. At the first stage, in order to reduce the liquidus temperature of the alloy, cobalt, molybdenum and manganese substitutions for tungsten were made in amounts ranging between 10-20 at%. At the second stage, the compositions which are promising for obtaining amorphous structure were determined and Er, Sm, Y, Zr (2-6 at%), La and Nd (6 at%) substitutions were made for the nickel in these compositions in order to make Ni phase precipitation more difficult. Microstructural and thermal properties of the samples were investigated by material characterization methods. It is found that Co and Mo substitutions significantly reduce the liquidus temperature of the alloys and facilitate producing finer microstructures. Since finer microstructures suggest that the alloys can be cooled faster due to Co and Mo additions, this is important for glass formation. Also, it was determined that Er, Sm, Y, Zr, La and Nd substitutions for Ni promote crystallization and has a negative effect on glass forming ability of the alloys.