Toz metalurjisi ile üretilen Inconel süper alaşımlarda yaşlanma parametrelerinin aşınma davranışlarına etkisi

Abstract

Bu çalışmada, toz metalurjisi ile üretilen inconel süper alaşımlarda yaşlanma parametrelerinin aşınma davranışına etkisi incelenmiştir. Çalışma kapsamında inconel 718 ve inconel 706 alaşım tozları, elementel tozlar kullanılarak üretilmiştir. Hazırlanan alaşım tozları 700 MPa basınç altında soğuk preslenerek ön şekillendirilmiştir. Ön şekillendirilmiş parçalar vakumlu ısıl işlem fırınında 1270 oC'de 90 dakika sinterlendikten sonra fırın ortamında soğutulmuştur. Inconel 718 alaşımına 720 oC'de 8 saat ve 620 oC'de 6-10 saat kademeli yaşlandırma işlemi uygulanmıştır. Inconel 706 alaşımı ise 730 oC'de 16 saat ve 620 oC'de 12-20 saat kademeli yaşlandırma işlemi yapılmıştır. Yaşlandırma parametrelerinin aşınma davranışları üzerine etkisini belirlemek için yaşlandırma işlemi öncesi ve yaşlandırma işlemi sonrasında hazırlanan numuneler 1msn-1 kayma hızında üç farklı yük altında (30N, 45N ve 60N) ve 5 farklı kayma mesafesinde (400-2000m) aşınma testleri uygulanmıştır. Yaşlandırma öncesi ve yaşlandırma sonrasında tüm numunelerin sertlik ve yoğunluk ölçümleri yapılmıştır. Yaşlandırma parametrelerinin mikro yapı ve faz dönüşümlerine etkisini belirlemek için taramalı elektron mikroskop ve enerji dağılım spektroskopisi (SEM+EDS), X-ışını kırınımı (XRD) incelemeleri yapılmıştır. Ayrıca yaşlandırma işlemi uygulanan numunelerin geçirimli elektron mikroskobu (TEM) görüntüleri alınarak elde edilen alaşımlar karakterize edilmiştir. Yapılan çalışmalar sonucunda, farklı sürelerde yaşlandırılan inconel 718 ve inconel 706 alaşımlarının tane sınırlarında intermetalik çökeltiler oluştuğu gözlenmiştir. Inconel 718 ve inconel 706 alaşımlarının yoğunluk değerleri incelendiğinde, belirli yaşlandırma sürelerinde yoğunluk artışı gözlenirken, yaşlandırma süresindeki artışa bağlı olarak yoğunluğun azaldığı belirlenmiştir. Sertlik ölçümleri sonucunda inconel 718 alaşımında en yüksek sertlik değeri 8 saat yaşlandırılan numunede ölçülürken, inconel 706 alaşımında en yüksek sertlik değeri 12 saat yaşlandırılan numunede ölçülmüştür. Aşınma testleri sonucunda inconel 718 ve inconel 706 alaşımlarının ağırlık kayıplarının, kayma mesafelerinin artmasıyla arttığı belirlenmiştir. Inconel 718 ve inconel 706 alaşımlarının aşınma yüzeyi incelemelerinde ise, kayma yönüne bağlı olarak yüzeyden kopan mikro talaşların tekrar yüzeye kaynaklandığı ve adhesiv aşınma mekanizmasının oluştuğu gözlenmiştir.

In this study, the ageing parameter effects were investigated on wear behaviours of inconel super alloys produced by powder metallurgy technique. Within the scope of study, inconel 706 and inconel 718 alloys were produced using elemental powders. Prepared alloy powders were pre-formed with cold pressing under 700 MPa pressure. Preformed parts were cooled in the furnace after they sintered at 1270 oC for 90 minutes in the vacuum furnace. Gradual ageing was applied to inconel 718 alloys at 720 oC for 8 hours and 620 oC for 6h, 8h and 10h. The gradual ageing was applied, at 730 oC for 16 hours and 620 oC 12-20 hours for inconel 706 alloys. The wear tests were performed before ageing heat treatment and after ageing heat treatment with 1 ms-1 sliding speed under 3 different load (30N, 45N, and 60N) on five different sliding distance (400-2000 m) to determine the effects of ageing parameters on wear behaviours. All of the samples hardness and density values were measured before ageing and after ageing. Scanning electron microscopy and Energy dispersive (SEM+EDS), X-Ray Diffraction (XRD) tests were performed to determine the effects of ageing parameters on microstructure and phase transformation. Also transmission electron microscopy (TEM) images of aged samples were taken and characterized produced alloys. As a result of the study; intermetallic precipitates were observed on around grain boundries with aged at different times of inconel 718 and inconel 706 alloys. When the density values of 718 and inconel 706 alloys were examined, while the density values were increasing at some specific ageing times, the density values were decreased according to increasing ageing times. As results of hardness measurement, the highest hardness value was measured aged for 8 hours in inconel 718. The highest hardness value was measured aged for 12 hours in inconel 706 alloy. As a result of wear tests; it was determined that increasing wear loss with increasing sliding distance. When the wear surface was examined; it was observed that micro rasping particules, which are broke away from surface according to sliding directions, welded again to surface and adhesive wear mechanism occurred.