Structural and mechanical characterization of scale-up FeCoCrNi, FeCoCrNiCux ve FeCoCrNiAlx high entropy alloys (HEAs)
Büyük ölçekli FeCoCrNi, FeCoCrNiCux ve FeCoCrNiAlx yüksek entropili alaşımların (Yea'ların) yapısal ve mekanik karakterizasyonu
- Tez No: 623391
- Danışmanlar: DOÇ. DR. YUNUS EREN KALAY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 121
Özet
Son zamanlarda, yüksek entropi alaşımlar (YEA'lar) ortam ve yüksek sıcaklıklarda yüksek mukavemet, sertlik ve yüksek yapısal kararlılık gibi özgün özelliklerinden dolayı dikkat çekmektedirler. FeCoCrNi mükemmel YEA kabiliyeti ile en yaygın bilinen alaşımdır. Bu alaşım, yüksek saflıktaki elementler kullanılarak çeşitli yöntemlerle üretilmektedirler. Ancak, saf olmayan ve Al, Si ve C gibi katışkı elementleri içeren endüstriyel hammaddeler kullanılarak ölçeği büyütülmüş üretim bulunmamaktadır. Bu çalışmada FeCoCrNi, FeCoCrNiCux ve FeCoCrNiAlx (x : 0.3, 0.6, 1) YEA'ları indüksiyon döküm yöntemi ile saf olmayan elementler kullanılarak üretildi. Aynı zamanda, bu alaşımların içyapılarının ve mekanik özelliklerinin karşılaştırılması için yüksek saflıkta elementler kullanılarak da üretildi. Bu alaşımlar üretilmeden önce Vienna Ab initio Simulation Package (VASP) programı kullanılarak modellendi Alaşımların yapısal karakterizasyonları X-ışını kırınımı (XRD), taramalı elektron mikroskobu ve geçirimli elektron mikroskobu ile incelenmiştir. Bu alaşımların termodinamik özellikleri HEA Calculator ve Thermo-Calc programları kullanılarak incelenmiştir. Mekanik karakterizasyon için ise çekme, sertlik ve basma testleri uygulanmıştır. Saf FeCoCrNi alaşımı sadece yüzey merkezli kristal (YMK) yapısına sahip iken, saf olmayan FeCoCrNi alaşımı ise YMK yapısına ek olarak Cr7C3 fazını da içerdiği gözlemlenmiştir. Saf FeCoCrNi ve saf olmayan FeCoCrNi alaşımlarının çekme testi sonuçlarına göre, saf olan alaşım 515 MPa gerilme dayanımına ve % 57 sünekliğe sahip iken, saf olmayan alaşımın 650 MPa gerilme dayanımına ulaştığı ancak alaşımın sünekliğini kaybettiği belirlenmiştir. Alaşıma Cu eklenmesi YEA'larda önemli bir yapısal ve mekanik değişikliğe neden olmadığı görülmüştür. Ancak, alaşıma Al ilavesi ise kristal yapının yüzey merkezden hacim merkeze doğru dönüşmesine neden olmuştur. % 14 basma gerinimi ile 2770 MPa maksimum basma mukavemetine sahip olan saf olmayan FeCoCrNiAl0.6 alaşımının üretilen alaşımlar arasında en yüksek mukavemete sahip olmakla birlikte Mg, Al, Ti alaşımlarına ve birçok Fe, Ni elementleri içeren alaşımlara göre daha iyi mekanik özellik göstermektedir.
Özet (Çeviri)
High entropy alloys (HEAs) have recently attracted much attention due to their unique properties such as high ambient and elevated temperature strengths, hardness, and good structural stability. FeCoCrNi is one of the well-known alloy system with its excellent HEA forming ability. This alloy was previously produced by various methods using high grade pure raw materials. However, there is no scale-up production from industrial raw materials which contain various impurity elements such as Al, Si, and C. In this study, FeCoCrNi, FeCoCrNiCux, and FeCoCrNiAlx (x: 0.3, 0.6, 1) HEAs were produced from industrial grade raw materials with impurities using induction casting method. These alloys were produced by using of high purity raw materials to compare microstructural features and mechanical properties, as well. These alloys were modelled through Vienna Ab initio Simulation Package (VASP). Structural characterization were performed with X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM). The thermodynamic properties of these alloys were investigated by HEA Calculator and Thermo-Calc software. Hardness, tensile and compression tests were performed to reveal basic mechanical behavior. Cr7C3 phases were present in impure FeCoCrNi alloy besides FCC main phase, on the other hand the pure specimen had only FCC phase. 515 MPa tensile strength with 57 % ductility and 650 MPa tensile strength with no ductility were obtained for pure and impure FeCoCrNi alloys, respectively. The addition of Cu does not cause a significant structural and mechanical difference in HEAs. However, the addition of Al caused the crystal structure to transform from FCC to BCC. Impure FeCoCrNiAl0.6 alloy which has 2770 MPa maximum compressive strength with 14% compressive strain at fracture is the strongest one among produced alloys. It also shows better mechanical properties compared to Mg, Al, Ti and most of the Fe, Ni containing alloys.
Benzer Tezler
- Karbür kesici takımların süper alaşım talaşlı imalat performanslarına borlama işleminin etkisi
The effect of boriding process on super alloy machining performance of carbide cutting tools
RİFAT YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN ÇİMENOĞLU
- Fotokimyasal yöntemlerle polihedral oligomerik silseskuokzan (POSS) esaslı nanokompozitlerin sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS) based nanocomposites by photochemical methods
GÖRKEM ŞENÇEVİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Polimer Bilim ve TeknolojisiYalova ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET ATİLLA TAŞDELEN
- Y2O3 ve Yb+3:Y2O3 partiküllerinin üretimi ve karakterizasyonu
Y2O3 and Yb+3:Y2O3 particles production and characterization
ELİF EMİL
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEBAHATTİN GÜRMEN
- Multi scalable design and performance characterization of glass fiber reinforced epoxy composites by incorporation of hexagonal boron nitride in resin and on interfaces
Cam elyaf takviyeli epoksi kompozitlerin reçine ve arayüzeylere hegzagonal bor nitrür dahil edilmesi ile çok ölçeklenebilir tasarımı ve performans karakterizasyonu
SAMET ÖZYİĞİT
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Mühendislik BilimleriSabancı ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BURCU SANER OKAN
- Püskürtmeli kurutma ve termal bozunma prosesleri ile ZnO esaslı partiküllerin ve kompozit yapıların sentezlenmesi ve karakterizasyonu
Characterization and synthesis of ZnO based particles and composite structures via spray drying and thermal decomposition processes
ŞEYMA DUMAN
Doktora
İngilizce
2016
Seramik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BURAK ÖZKAL