Toz metalurjisi yöntemi ile üretilen L21 yapısındaki Fe-Al-Ti alaşımların yüksek sıcaklık mekanik özellikleri

Abstract

Bu çalışmada; Kıvılcımlı Plazma Sinterleme ile yapısında L21 Heusler fazı içeren 4 farklı bileşimde Fe-Al-Ti üçlü alaşımları sentezlenmiş ve bu alaşımların yüksek sıcaklık mekanik özellikleri incelenmiştir. Vakum ark ergitme yöntemi ile hazırlanan Fe50Al40Ti10, Fe50Al35Ti15, Fe50Al30Ti20 ve Fe50Al25Ti25 tipi üç bileşenli Demir Alüminat ön alaşımlar; mekanik öğütme işlemi ile toz hale getirilmiş ardından kıvılcımlı plazma sinterleme (SPS) ile sentezlenmiş ve sentezlenen alaşımların oda sıcaklığındaki ve yüksek sıcaklıklardaki mekanik özellikleri incelenmiştir.Uygun kimyasal bileşimi sağlamak üzere oranlarda hazırlanan şarj malzemesi, vakum ark fırınında homojenliği sağlamak için iki kez ergitilmiş, daha sonra bakır kalıba dökülmüştür. Daha sonra bu alaşımlar başlangıçta kaba kırma ve öğütme yapılarak 20 – 45 µm boyut aralığında alaşım tozları elde edilmiştir. SPS yöntemi ile 20 mm çaplı disk şeklinde alaşımlar sentezlenmiştir. Sentezlenen bu alaşımların mikroyapıları optik mikroskopi ve SEM ile incelenmiştir. Faz Malzeme karakterizasyonu için X-ışını Kırınımı (XRD) ve Enerji Dağılım Spektrometresi (EDS) kullanılmıştır. Alaşımların sertlik değerleri mikrosertlik cihazında ölçülmüştür.Bu alaşımlardan tel erozyon yöntemi ile basma testi numuneleri hazırlanmıştır. Alaşımların oda sıcaklığı oda sıcaklığındaki ve yüksek sıcaklıklardaki (600 - 900 °C) basma mukavemeti ve süneklik değerleri kıyaslanmıştır. Sonuç olarak alaşım içerisindeki Ti miktarının artmasıyla sertlik ve basma mukavemetinde artış gözlenmiştir.

In this study;, Fe-Al-Ti ternary alloys in 4 different compositions containing L21 Heusler phase were synthesized by using Spark Plasma Sintering and the high temperature mechanical properties of these alloys were investigated. Ternary Iron Aluminate pre-alloys of Fe50Al40Ti10, Fe50Al35Ti15, Fe50Al30Ti20 and Fe50Al25Ti25 prepared by vacuum arc melting method. Pre-alloys were pulverized by mechanical milling, then synthesized by spark plasma sintering (SPS) and the mechanical properties of the synthesized alloys at room temperature and high temperatures were investigated.Charge material prepared in proportions to provide the appropriate chemical composition were melted twice in order to ensure homogeneity in the vacuum arc furnace, later casted in to copper mold. These cast parts were coarse crushed then milled to obtain alloy powders which particles size range in 20 - 45 µm. Sintered disc shaped alloys with 20 mm diameter were synthesized by SPS method. Microstructures of these synthesized alloys were examined by optical microscopy and SEM. Phase identification has been carried out by means of X-ray powder diffraction (XRD) and energy-dispersive spectrometry (EDS). Alloys hardness was determined on Microhardness tester.Compression test samples were prepared from these alloys by electrical discharge machining (EDM). Compressive strength and ductility values of the alloys at room temperature and elevated temperatures (600 - 900 °C) were compared. As a result, it was observed that the hardness and compressive strength increased with Ti addition.