Nano-kristal yapılı yüksek entropi alaşımlarının termal kararlılığının ve mekanik özelliklerinin iyileştirilmesi
Improvement of the thermal stability and mechanical properties of nano-crystalline structured high entropy alloys
- Tez No: 729140
- Danışmanlar: DOÇ. DR. HASAN KOTAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Mekanik alaşımlama, Mikrosertlik, Nanokristaller, Termal kararlılık, Mechanical alloying, Microhardness, Nanocrystals, Thermal stabilization
- Yıl: 2022
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Necmettin Erbakan Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Yapılan çalışmalarda, eş atomik ya da eş atomik orana yakın kompozisyonlarda en az 5 elementin bir araya gelerek oluşturduğu yeni bir alaşım türü olan Yüksek entropili alaşımlar (YEA) keşfedilmiştir. YEA'lar en az 5 elementin bir araya gelerek oluşturduğu, basit katı çözelti oluşturma yatkınlığı ile geliştirilmiş mikroyapısal ve mekanik özelliklere sahip malzemeler olarak tanımlanmışlardır. YEA'lar geleneksel malzemelere kıyasla özellikle yüksek sertlik/dayanım, üstün aşınma dayanımı, yüksek sıcaklık dayanımı, iyi korozyon direnci gibi geliştirilmiş mekanik özellikler sayesinde son dönemlerde önemli oranda araştırılmakta ve çalışılmaktadır. Bu alaşımların mekanik alaşımlama yöntemi ile üretilmesi sayesinde, mikroyapısal ve mekanik özellikleri daha da geliştirilebilmektedir. Mekanik alaşımlama ile elde edilen nanokristal yapılı malzemelerin sıcaklığa karşı tane büyümesi eğiliminin üstesinden gelebilmek amacıyla, YEA'lar da dahil olmak üzere, alaşım sistemlerine termal kararlılığı artırıcı element ilaveleri yapılmaktadır. Bu çalışma kapsamında, nanokristal yapılı eşatomik CoCrFeNi alaşımı mekanik alaşımlama yöntemi ile üretilerek, 500 ile 1100 °C arasında tavlanmıştır. Termal kararlılık sağlayıcı ilaveler olarak, İtriyum (Y) ve Zirkonyum (Zr) tozları ana alaşıma atomca %1 ve %4 olacak şekilde ve İtriyum Oksit (Y2O3) tozu da ağırlıkça %1 ve %4 olacak şekilde ilave edilmiştir. Tavlama sıcaklığı ve termal kararlılık sağlayıcıların oranının bir fonksiyonu olarak, mekanik alaşımlanmış ve tavlanmış YEA'ların mikro yapı araştırmaları için X-ışını kırınımı (XRD), odaklanmış iyon ışını mikroskobu (FIB) ve geçirimli elektron mikroskobu (TEM) kullanılmıştır. Sonuçlar, mekanik alaşımlanmış CoCrFeNi alaşımının, 1100 °C'de tavlamadan sonra bile yüzey merkezli kübik (ymk) kristal yapıya sahip olduğunu göstermiştir. Artan tavlama sıcaklıkları ile birlikte CoCrFeNi alaşımının tane büyümesine maruz kaldığı, dolayısı ile termal olarak kararlı bir yapıda olmadığı görülmüştür. Değişen oranlarda Y, Zr ve Y2O3 ilaveleri ile ana alaşımın termal kararlılığının farklı düzeylerde artırıldığı çalışma kapsamında belirlenmiştir. Ayrıca artan tavlama sıcaklığı ile ciddi oranda düşüş gösteren CoCrFeNi alaşımının sertliği, termal kararlılık sağlayıcı ilaveler ile yüksek sıcaklıklarda dahi tane büyümesi engellenerek belirli seviyelerde tutulmuştur. Sonuç olarak, bu çalışma kapsamında CoCrFeNi alaşımına Y, Zr ve Y2O3 ilaveleri ile elde edilen tane boyutu kararlılığının, nanokristal yapılı CoCrFeNi YEA tozlarının konsolidasyon sürecini basitleştirmesi ve özelliklerinde önemli bir azalma olmaksızın potansiyel yüksek sıcaklıklarda uygulamalarında kullanımına olanak sağlaması beklenmektedir.
Özet (Çeviri)
In the literature, a new types of alloy designing system consisting principal element in euqiatomic or near equiatomic ratios, was discovered and defined as High Entropy Alloys (HEA). HEAs are defined as materials with improved microstructural and mechanical properties with a tendency to reveal simple solid solutions, formed by the combination of at least 5 elements. HEAs have been studied in recent years, due to their improved mechanical properties such as high hardness/strength, superior wear resistance, high temperature resistance, good corrosion resistance compared to conventional materials. Their microstructural and mechanical properties can be further improved by mechanical alloying method. In order to overcome the grain growth tendency of nanocrystalline materials prepared by mechanical alloying, including HEAs, thermal stabilizer agents are added to alloy systems. In this study, nanocrystalline CoCrFeNi alloy in equiatomic ratio was produced by mechanical alloying and annealed between 500 and 1100 °C. Yttrium (Y) and Zirconium (Zr) powders were added to the main alloy 1 and 4 at%, and Yttrium Oxide (Y2O3) powder was doped at 1 and 4 wt%. X-ray diffraction (XRD), focused ion beam microscopy (FIB), and transmission electron microscopy (TEM) were used for microstructural investigations of as-milled and annealed YEAs as a function of annealing temperature and added powders. The as-milled CoCrFeNi alloy showed grain coarseningis with increasing annealing temperatures, thus, it is suggested that nanocrystalline CoCrFeNi is not thermally stable. It was determined within the scope of the study that the thermal stability of the CoCrFeNi HEA was imporved at varying ranges with the additions of Y, Zr and Y2O3. In addition, the hardness of CoCrFeNi alloy, which decreased significantly with increasing annealing temperature, was attained at higher values due to inhibited grain growth even at high temperatures with the addition of thermal stabilizers. Consequently, within the aim of this study, it is expected that the grain size stability obtained by the additions of Y, Zr and Y2O3 to the CoCrFeNi alloy will simplify the consolidation process of nanocrystalline CoCrFeNi YEA powders and allow their use in potential high temperature applications without a significant decrease in their properties.
Benzer Tezler
- Mekanik alaşımlama ile üretilen nanoyapılı Al-Cu-Ni-Si alaşım tozlarının mikroyapısal ve termal karakterizasyonu
Microstructural and thermal characterization of nano-structured Al-Cu-Ni-Si alloy powders produced by mechanical alloying
CELAL ONAT
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Fizik ve Fizik MühendisliğiBatman ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA OKUMUŞ
- Ising nanotüp sisteminde dinamik manyetokalorik etkinin incelenmesi
Investigation of dynamic magnetocaloric effect on the ising nanotube system
NAZİFE ERDİNÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Fizik ve Fizik MühendisliğiNevşehir Hacı Bektaş Veli ÜniversitesiNanobilim ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BAYRAM DEVİREN
- İlaç salım sistemleri için LBL nano yapılı fonksiyonel filmlerin hazırlanması ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of LBL nano structured functional films for drug release systems
DİLARA YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Kimya Mühendisliğiİstanbul ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN DELİGÖZ
- Hidrotermal yöntemle nano yapılı metal oksit parçacıkların üretimi, fotokatalitik ve elektrokimyasal özelliklerinin incelenmesi
Production of nanostructured metal oxide particles by hydrothermal method, investigation of their photocatalytic and electrochemical properties
ALİ KEMAL SOĞUKSU
Doktora
Türkçe
2019
Fizik ve Fizik MühendisliğiKahramanmaraş Sütçü İmam ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SÜLEYMAN KERLİ
- Nanoyapılı ince film örneklerin, geçirmeli ve yüzey taramalı X-ışını saçılma yöntemleri (SAXS-GISAXS) ile incelenmesi
Structural investigation of nanostructured thin film samples by using transmitted and grazing incident (SAXS-GISAXS) X-ray scattering methods
BEGÜM ÇINAR BAM
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Fizik ve Fizik MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEMRA İDE