WC takviye edilmiş kobalt esaslı süperalaşım matrisli kompozit malzemelrin üretilmesi ve karakterizasyonu

Abstract

Bu çalışmada toz metalurjisi (T/M) tekniği ile yüksek saflıktaki element tozları ve nano boyutlu wolfram karbür (WC) takviye elemanı kullanılarak kobalt esaslı süperalaşım matrisli kompozit malzemeler üretilmiştir. Üretilen kompozit malzemelerin matrisini karbon içeriği dışında kimyasal bileşimi Stellite 6 süperalaşımı ile tamamen aynı olan bir alaşım oluşturmuştur. Stellite 6 alaşımından farklı olarak matris alaşımının kompozisyonunda hiç karbon bulunmamaktadır. WC takviye elemanı ve element tozlarının belirlenen oranlarda karıştırılması sonucu elde edilen toz karışımları 300 MPa basınç uygulanarak şekillendirilmiştir. Şekillendirilen ham parçalar yüksek saflıktaki argon atmosferinde 1240 oC'de 120 dk bekletme süresi ile sinterlenmişlerdir. Sinterlenen parçaların yoğunlukları Arşimet prensibine göre belirlenmiştir. Mikroyapısal karakterizasyon X-ışınları analizi (XRD) analizi, taramalı elektron mikroskobu (SEM) incelemeleri ve enerji dağılım spektrometresi (EDS) analizleri ile gerçekleştirilmiştir. Mekanik özelliklerin belirlenmesinde sertlik ölçümü ve çekme deneyinden yararlanılmıştır. Yoğunluk ölçümleri, artan WC takviye oranı ile sinterlenen numunelerde ulaşılabilen bağıl yoğunluk değerlerinin artığını ve neredeyse teorik yoğunluğa ulaşılabildiğini göstermiştir. Mikroyapı incelemeleri, üretilen kompozit malzemelerin ince ve eşeksenli tanelerden oluştuğunu, tane sınırlarında mikroyapı boyunca homojen dağılım sergileyen iri boyutlu karbürler oluştuğunu göstermiştir. Yoğunluk değerlerinde olduğu gibi artan WC oranı ile birlikte üretilen kompozitlerin sertlik ve mukavemet değerleri de artmıştır. Anahtar Kelimeler: Stellite 6, WC takviyesi, kompozit, mikroyapı, mekanik özellikler.

In this study, cobalt-based superalloy matrix composite materials were produced with the powder metallurgy (P/M) technique by using element powders at high purity and very small Wolfram carbide (WC) reinforcement. An alloy the chemical composition of which is exactly same with the Stellite 6 superalloy created as the matrix of the composite materials produced except the carbon content. The powder mixtures obtained as a result of mixing WC reinforcing member and element powders at the determined ratio were shaped by applying 300 MPa pressure. The shaped green components were sintered under high purity argon atmosphere at 1240 oC for 120 minutes. The densities of the sintered components were determined by the Archimedes' principle. The microstructural characterization was performed with the X-ray diffraction (XRD) analysis, scanning electron microscope (SEM) examinations, and energy dispersive spectrometry (EDS) analyses. In determining the mechanical characteristics, the hardness measurement and tensile test were benefited from. The density measurements showed that the relative density values of the sintered components increased with the increasing WC reinforcement ratio and it almost could reach the theoretical density. It was determined from the microstructural examinations that the composite materials produced consisted of fine and equiaxed grains and coarse carbides demonstrating a homogeneous dispersion along the microstructure at the grain boundaries. As it is the case in the density values, the hardness and strength values of the composites produced increased with the increasing WC ratio.Keywords: Stellite 6; WC reinforcement; composite; microstructure; mechanical propert.