CoCrFeNi YEA’ları mekanik alaşımlama yöntemiyle üretilerek geleneksel sinterleme ve spark plazma sinterleme yöntemleriyle konsolide edilmiştir. Sinterleme yöntemi ve sıcaklıklarının bir fonksiyonu olarak mikroyapıların incelenmesi için x-ışınları difraksiyonu (XRD), odaklanmış iyon demeti mikroskobu (FIB) ve geçirimli elektron mikroskobu (TEM) yöntemleri kullanılmıştır. Elde edilen sonuçlar, alaşımlanmış yapıların tek fazlı yüzey merkezli kübik (ymk) kristal yapıya sahip olduğunu göstermiştir. Bununla birlikte, aynı sıcaklıklarda uygulanan spark plazma sinterleme sonrasında alaşımların mikroyapılarında ymk kristal yapıya sahip matris fazına ilave olarak Cr7C3 fazının da oluştuğu tespit edilmiştir. Mekanik alaşımlanmış yapıların tane boyutu 10 nm civarında iken, 1000 ve 1100 °C’deki geleneksel sinterleme sonrasında tane boyutu sırasıyla 450 nm ve 1,5 µm değerlerine ulaşmış, bu da nanokristal yapılı CoCrFeNi alaşımının geleneksel sinterleme ile termal kararlığını koruyamadığını göstermektedir. Mekanik alaşımlanmış tozların spark plazma sinterleme ile 1100 °C’de konsolidasyonu sonrası YEA’nın tane boyutu yaklaşık 355 nm olarak elde edilmiş olup bu değer aynı sıcaklıkta geleneksel sinterleme ile elde edilmiş alaşımın tane boyutundan daha küçüktür. Buna göre, CoCrFeNi YEA’sının mekanik alaşımlama sonrası 4,6 GPa olarak tespit edilen sertliği, 1100 °C’deki geleneksel sinterleme sonrasında görülen tane büyümesi nedeniyle 2,1 GPa’ya düşmüş, ancak 1100 °C’de spark plazma sinterleme ile konsolidasyon sonucunda sertlik değeri 3,6 GPa olarak korunmuştur.
yüksek entropili alaşımlar mekanik alaşımlama geleneksel sinterleme spark plazma sinterleme mikroyapısal karakterizasyon
Bu araştırma, Necmettin Erbakan Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Komisyonu tarafından 181219015 kodlu projeyle kısmen desteklenmiştir. Bu çalışma Prof. Dr. Hasan KOTAN danışmanlığında tamamlanan Ali Rıza BALOĞLU’na ait “Mekanik Alaşımlama ile Üretilen FeCoCrNi Yüksek Entropi Alaşımının Mikroyapı ve Mekanik Özelliklerine Geleneksel Sinterleme ve Spark Plazma Sinterlemenin Etkisinin Araştırılması” isimli yüksek lisans tezi esas alınarak hazırlanmıştır. Ayrıca yazarlar SPS çalışmalarındaki yardımları için Doç. Dr. Erhan AYAS’a teşekkür eder.
In the present study, CoCrFeNi HEAs were prepared in nanocrystalline structure and consolidated via conventional sintering and spark plasma sintering. Investigation of microstructures were implemented by using x-ray diffraction (XRD), focused ion beam microscopy (FIB), and transmission electron microscopy (TEM) with respect to sintering type and temperature. The findings have showed that the as-milled single-phase face centered cubic (fcc) crystal structure was retained after conventional sintering at 1000 and 1100 °C, whereas spark plasma sintering yielded additional phase (Cr7C3) at the same temperatures. The as-milled grain size was increased from 10 nm to 450 nm and 1.5 µm after conventional sintering at 1000 and 1100 °C, respectively, revealing that the nano-structured CoCrFeNi alloy does not remain thermally stable after long exposures at elevated temperatures. On the other hand, the grain size was retained around 353 nm after spark plasma sintering at 1100 °C, which is dramatically smaller than that of conventional sintering. Accordingly, the hardness of mechanically alloyed CoCrFeNi HEA reduced from 4.6 GPa to 2.1 GPa after conventional sintering at 1100 °C due to the significant grain growth, whereas the advanced hardness of 3.6 GPa was maintained after consolidation at the same temperature with spark plasma sintering.
high entropy alloys mechanical alloying conventional sintering spark plasma sintering microstructural characterization
Primary Language | Turkish |
---|---|
Subjects | Material Characterization, Material Production Technologies, Metals and Alloy Materials, Powder Metallurgy, Manufacturing Metallurgy |
Journal Section | Makaleler |
Authors | |
Early Pub Date | May 17, 2024 |
Publication Date | May 20, 2024 |
Submission Date | August 17, 2023 |
Acceptance Date | December 9, 2023 |
Published in Issue | Year 2024 Volume: 39 Issue: 4 |