Kendiliğinden ilerleyen yüksek sıcaklık sentezi yöntemiyle üretilen intermetalik malzemelerin mekanik özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Metallerarası bileşikler genel olarak, farklı kristal yapıya sahip metallerden oluşan ve metalürjik özellikleri bakımından metaller ile seramikler arasında yer alan, metalik karaktere sahip bileşiklerdir.Fe3Al ve Ni3Al gibi alüminyum esaslı metallerarası bileşikler, yüksek sıcaklıklar altında mekanik ve kimyasal kararlılık istenen uygulamalarda aranan malzemeler haline gelmiştir. Bu malzemelerin üretim yöntemlerinden biri olan yanma sentezi, düşük işlem sıcaklığı ve düşük enerji gereksinimi, düşük maliyetliliği, kısa işlem süresi ve yüksek saflıkta son şekle yakın ürünlerin elde edilebilmesi gibi avantajlara sahip olması bu yöntemi son derece ilgi çekici bir yöntem haline getirmiştir.Bu çalışmada, Fe3Al ve Ni3Al için uygun stokiyometrik hesaplamalar (at.%28Al) yapılarak metal toz karışımları hazırlanmıştır. Hazırlanan toz karışımları farklı presleme basınçlarında (420, 630, 850 MPa) preslenmiştir. Presleme işleminin ardından hazırlanmış olan hacim yanma sentezi ve dalga ilerleme modu şeklinde iki farklı yanma sentezi düzeneğinde numuneler sentezlenmiştir. Isıtma hızının sentezlemeye etkisini incelemek üzere yavaş ısıtma hızında da alaşım sentezi yapılmıştır. Elde edilen numunelerin Arşimet Prensibi' ne göre yoğunluk değerleri ve gözeneklilik oranları hesaplanmış, Vickers mikro sertlik ve oksitlenme değerleri ölçülmüştür. Ayrıca numunelerin optik mikroskopta ve taramalı elektron mikroskobunda (SEM) mikro yapı incelemeleri yapılmış, X-ışınları kırınım cihazı (XRD) ile faz analizleri gerçekleştirilmiştir. Farklı presleme basıncının, farklı yanma sentezi yöntemlerinin Fe3Al ve Ni3Al metallerarası malzemeleri ve yine farklı ısıtma hızının Fe3Al malzemesi üretiminin üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Elde edilen sonuçlarda gözeneklilik değeri %6 toplam gözeneklilik oranıyla en iyi sonuç 630 MPa presleme basıncında preslenerek sentezlenen Fe-28Al alaşımında elde edilmiştir. Ayrıca bu alaşımda XRD analizi ile tek faz Fe3Al belirlenmiş ve SEM/EDS analizi ile element oranlarının stokiyometrik olarak elde edildiği ispatlanmıştır. İki farklı yöntemle üretilen Ni3Al alaşımlarında her iki yöntemde de tek fazlı Ni3Al alaşımı elde edilebilmiştir. Anahtar Kelimeler : Kendiliğinden İlerleyen Yüksek Sıcaklık Sentezi, Yanma Sentezi, İntermetalik Bileşikler

Intermetalic compounds are treated as metallic compounds which are composed of metals with different crystal structures and have characteristics of both metals and ceramics in terms of metallurgical features. Aluminium based intermetalic compounds such as Fe3Al and Ni3Al have become favorite materials for the applications where high temperature mechanical and chemical stability are required. Combustion synthesis method of producing these materials is becoming more interesting with the advantages of lower operation temperature, lower energy requirement, lower cost, shorter process time and the products obtained with close to final shape with high purityIn the present study, metallic powder mixtures of Fe3Al and Ni3Al with suitable stoichiometric calculations (wt.28%Al) have been prepared. Prepared powder mixtures were pressed under the different pressing pressure (420, 630, 860 MPa). The samples were synthesized in two different combustion synthesis systems in the form of volume combustion synthesis and wave propogation mode following pressing procedure. Alloy synthesis at slow heating rates were also carried out to study the effect of heating rate on synthesis. Density values and porosity rates of the samples were calculated according to the Archimed Principle and Vickers micro hardness and corrosion values were measured.microstructural investigations of all samples were examined with optical and scanning electrone microscope (SEM) and phase analysis of these samples were performed by using X-ray diffractometer (XRD). It is aimed to investigate the effects of different pressing presssure, combustion synthesis methods and heating rates on Fe3Al and Ni3Al intermetallic materials.The best result was obtained with the alloy of Fe-28Al synthesized at 630 MPa Bar pressing with 6% total porosity value. Also, single phase Fe3Al was determined by XRD analysis in this alloy and it was proved that element ratios were obtained stoichiometrically by SEM/EDS analysis. Single-phase Ni3Al alloys could be achieved in both methods.Key Words : Self Propagation High Temperature Synthesis, Combustion Synthesis, Intermetallic Compounds