Alaşım elementlerinin NiAl alaşımlarının mikroyapı ve mekanik özelliklerine etkisi

Abstract

Bu çalışmada, alaşım elementlerinin, NiAl intermetalik bileşiklerinin fiziksel ve mekanik özelliklerinin yanında, yüksek sıcaklıkta oksitlenme direncine etkileri incelenmiştir. Bu amaçla, NiAl, seyreltik (1 at % ve 2 at % oranlarında) NiAl-X (X=Ta, Nb, Mo), NiAl-28Co, NiAl-28Cr, NiAl-26Cr2X (X=Ta, Nb, Mo, Fe) ve NiAl-26Cr6Mo2X (X=Ta, Nb ve V) bileşikleri su soğutmalı bakır kalıp tekniği kullanılarak Ar atmosferi altında ark ergitme yöntemi ile üretilmiştir.Bileşiklerin yoğunluk, sertlik, mikroyapısı ve kompozisyonu, kırılma davranışı ve 1000 °C'deki yüksek sıcaklık oksidasyon direnci, Arşimet prensibi, mikrosertlik cihazı, polarize ışık mikroskobu, taramalı elektron mikroskobu, X-ışını difraktometresi, enerji dağılım spektrometrisi ve yüksek sıcaklık fırını kullanılarak sırayla belirlenmiştir. Yapılan çalışmalar sonucunda, alaşım elementlerinin katkı elementsiz NiAl bileşiklerinin yoğunluğunu ve sertliğini arttırdığı, birim yoğunluk başına en yüksek dayanıma öncelikle NiAl-26Cr6Mo2V sonrasında NiAl-1Nb, NiAl-26Cr2Mo ve NiAl-26Cr6Mo2Nb ötektik bileşiklerinin sahip olduğu, mikroyapı ve EDX analizlerinden seyreltik bileşiklerin çift fazlı yapıya, ötektik bileşiklerin ise ötektik yapının yanında primer NiAl dendiritlerinden oluştuğu, bütün bileşiklerin klivaj tipi gevrek kırılmaya uğradıkları, XRD analizlerinde, seyreltik NiAl bileşiklerinde Ni2Ta ve Mo fazları, ötektik bileşiklerde ise Cr, Ni2Ta, Al84,6Cr15,4 ve Fe2AlCr fazlarının oluştuğu, yüksek sıcaklık oksitlenme deneylerinden ötektik bileşiklerinin katkı elementsiz NiAl bileşiğine kıyasla daha iyi oksitlenme direncine sahip olduğu, intermetalik bileşikler içerisinde, NiAl-26Cr6Mo2Nb intermetalik bileşiğinin optimum sertlik/yoğunluk ve oksitlenme direncine sahip olduğu belirlenmiştir.

In this study, effect of alloying elements on the microstructural, physical and mechanical properties as well as high temperature oxidation resistance of NiAl intermetallic compounds were investigated. For this purpose, NiAl, dilute (in 1 at.% and 2 at.% ratios) NiAl-X (X=Ta, Nb, Mo), NiAl-28Co, NiAl-28Cr, NiAl-26Cr2X (X=Ta, Nb, Mo, Fe) and NiAl-26Cr6Mo2X (X=Ta, Nb ve V) compounds were arc melted under Ar atmosphere using water cooled copper mold.Density, hardness, microstructure and composition, fracture behavior, and high temperature oxidation resistance at 1000 °C of the compounds were determined using Archimede?s principle, microhardness device, polarized light microscope, scanning electron microscope, X-ray difractometry, energy dispersive x-ray spectroscopy and high temperature furnace. As a result of studies; alloying elements increased the density and hardness of pure NiAl compounds, primarily NiAl-26Cr6Mo2V compound after then NiAl-1Nb, NiAl-26Cr2Mo and NiAl-26Cr6Mo2Nb eutectic compounds had the largest hardness per unit density, based on the microstructural and chemical analyses, dilute compounds had two phase structure, while eutectic compounds had eutectic structure in addition to primary NiAl dendrites, cleavage type brittle fracture occured in all of the compounds, Ni2Ta and Mo phases in dilute NiAl compounds and Cr, Ni2Ta, Al84,6Cr15,4 and Fe2AlCr phases in eutectic compounds were found from XRD analyses, compared to pure NiAl, eutectic compounds had better high temperature oxidation resistance, among the intermetallic compounds, NiAl-26Cr6Mo2Nb intermetallic compound had optimum hardness/density ratio and high temperature oxidation resistance.