Yüksek entropili alaşım matrisli kompozitlerin üretimi ve karakterizasyonu

Abstract

Yüksek entropili alaşımlar keşfedildikleri yıldan günümüze çok sayıda araştırmacı ve bilim insanları tarafından araştırılmış çok bileşenli alaşım sistemleridir. Geleneksel alaşım sistemlerine göre sahip oldukları birçok mükemmel özellik sayesinde bu alaşımlar hızla gelişmektedir. Tez çalışması kapsamında yüksek entropili alaşımların kompozit olarak değerlendirilmesi üzerine çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Matris fazı olarak CoCrFeNi esaslı yüksek entropili alaşım ve takviye fazı olarak da en sert iki seramik faz olan B4C ve c-BN tercih edilmiştir. Takviye fazların oranı ağırlıkça %3, %5, %10 olacak şekilde kompozitler üretilmiştir. Kompozit numunelerin üretiminde toz metalürjisi yöntemleri kullanılmıştır. Sinterleme işlemi Spark Plazma Sinterlemesi tekniği ile c-BN takviyeli kompozitler için 1000°C'de, B4C takviyeli numuneler için 900°C'de 10 kN yük altında gerçekleştirilmiş ve üretilen kompozitlerin yoğunlaşma ve mikroyapısal gelişimleri ayrıntılı olarak incelenmiştir. Üretilen kompozitlerde takviye fazı ve miktarının; yoğunlaşma, mikroyapısal gelişim, elastik modül, sertlik ve aşınma direnci gibi özellikler üzerindeki etkisi irdelenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre takviye oranı arttıkça sertlik değerinin ve aşınma davranışının iyileştiği belirlenmiştir. B4C takviyeli numunelerde B4C fazının matris içerisinde çözünmesi ile birlikte borür ve karbür fazları meydana gelmiş ve Oluşan bu yeni fazların sertlik ve aşınma üzerinde pozitif etkisi olduğu görülmüştür.

High entropy alloys are multicomponent alloy systems that have been researched by many researchers and scientists since their discovery. Thanks to their many excellent properties compared to conventional alloy systems, these alloys have developing rapidly.In this scope of the thesis, studies have been carried out on the evaluation of high entropy alloys as composite. CoCrFeNi based high entropy alloy as matrix phase and B4C and c-BN which are the two hardest ceramic phases were preferred as reinforcement phase. Composites were produced such that the proportion of reinforcement phases was 3%, 5%, 10% by weight. Powder metallurgy methods were used in the production of composite samples. Sintering process was carried out with Spark Plasma Sintering technique at 1000° C for c-BN reinforced composites and 900° C for B4C reinforced samples under 10 kN load.The effect of the phases and amount of reinforcement on composite properties such as condensation, microstructure development, elastic modulus, hardness and abrasion resistance were investigated. According to the results, it was determined that the hardness value and wear behavior improved as the reinforcement ratio increased. Boron and carbide phases were formed with the dissolution of B4C phase in the B4C reinforced samples and these new phases had a positive effect on hardness and abrasion.