Mo ve Nb katkılı FeNiCrCoCu yüksek entropi alaşımlarının ESD yöntemiyle AISI 1040 çeliğinin yüzeyine yapılan kaplamalarının özelliklerinin incelenmesi
Investigation of the properties of coatings produced by ESD method on AISI 1040 steel surface using Mo and Nb doped FeNiCrCoCu high-entropy alloys
- Tez No: 950556
- Danışmanlar: PROF. DR. YUSUF KAYALI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Afyon Kocatepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 149
Özet
Yüksek Entropi Alaşımları (YEA'lar), karmaşık çok bileşenli bileşimleri nedeniyle mekanik, fiziksel ve kimyasal özelliklerin benzersiz bir kombinasyonunu sunarak metalurji ve malzeme mühendisliğinde yeni bir sınırı temsil etmektedir. Bu ayırt edici özellik karışımı, YEA'ları havacılık, otomotiv ve enerji endüstrileri gibi çok çeşitli endüstriyel uygulamalar için umut verici adaylar olarak konumlandırmaktadır. Gelişmiş yapısal bütünlük ve gelişmiş korozyon direnci de dahil olmak üzere üstün özellikleri, aşırı ortamlar için yeni nesil malzemeler geliştirmek için yeni yollar açmaktadır. Bu çalışma, molibden (Mo) ve niyobyum (Nb) ilavelerinin FeNiCrCoCu sistemine dayalı YEA'ların mekanik ve fiziksel özellikleri üzerindeki etkisini araştırmaktadır. Molibden ve niyobyumun değişen molar oranlarına sahip alaşımlar (FeNiCrCoCuMox ve FeNiCrCoCuNbx, burada X = 0, 0,3, 0,6 ve 0,9), optimum alaşımlama koşullarını sağlamak için ters çevrilmiş bir vakum sistemi ile koruyucu bir gaz atmosferi altında vakum ark eritme tekniği kullanılarak sentezlenmiştir. Kaplamalar daha sonra elektro-kıvılcım biriktirme (ESD) yöntemi ile altlık olarak kullanılan AISI 1040 çelik üzerine uygulanmıştır. Alaşımların kapsamlı karakterizasyonu, faz analizi için X-ışını kırınımı (XRD), mikroyapı ve kompozisyon değerlendirmesi için enerji dağılımlı X-ışını spektroskopisi (EDX) ile birleştirilmiş taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve mekanik özellik değerlendirmesi için mikrosertlik testi ile gerçekleştirilmiştir. Kaplanmış numuneler ball-on-disk bir aşınma testi testine tabi tutulmuş ve elektrokimyasal yöntemlerle korozyon direnci %3,5 NaCl çözeltisi kullanılarak değerlendirilmiştir. Hem FeNiCrCoCuMox hem de FeNiCrCoCuNbx yüksek entropi alaşımlarının sertliğinin katkı miktarı arttıkça arttığı gözlemlenmiştir. En yüksek mikrosertlik değerleri FeNiCrCoCuMo0,9 alaşımı için 654,36 HV0,1 ve FeNiCrCoCuNb0,9 alaşımı için 722,04 HV0,1 olmuştur. Molibden ve niyobyumun dahil edilmesi, YEA'ların faz kararlılığını ve mikro sertliğini önemli ölçüde artırmıştır. Molibden ve niyobyumun molar oranları arttıkça sertlik ve aşınma direncinde belirgin bir iyileşme gözlenmiştir. Ayrıca, bu elementlerin eklenmesi kaplamaların aşınma direncini ve genel mekanik performansını iyileştirmiştir. Bu sonuçlar, korozyona ve aşınmaya dirençli uygulamalar için molibden-niyobyum katkılı YEA kaplamaların potansiyelini vurgulamakta ve üstün yüzey koruması gerektiren gelişmiş endüstriyel kaplamalar için umut verici çözümler sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
High Entropy Alloys (HEAs) represent a new frontier in materials science and engineering, offering a unique combination of mechanical, physical, and chemical properties due to their complex multi-component composition. This distinctive blend of characteristics positions HEAs as promising candidates for a wide range of industrial applications, such as aerospace, automotive, and energy industries. Their superior properties, including improved structural integrity and enhanced corrosion resistance, open up new avenues for developing next-generation materials for extreme environments. This study explores the effect of molybdenum (Mo) and niobium (Nb) additions on the mechanical and physical properties of HEAs based on the FeNiCrCoCu system. Alloys with varying molar ratios of molybdenum and niobium (FeNiCrCoCuMox and FeNiCrCoCuNbx, where X = 0, 0.3, 0.6, and 0.9) were synthesized using the vacuum arc melting technique under a protective gas atmosphere with an inverted vacuum system to ensure optimal alloying conditions. The coatings were then applied to AISI 1040 steel substrates using the electro-spark deposition (ESD) method. Comprehensive characterization of the alloys was conducted through X-ray diffraction (XRD) for phase analysis, scanning electron microscopy (SEM) coupled with energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) for microstructure and composition evaluation, and microhardness testing for mechanical property assessment. Coated samples underwent wear resistance testing using a standard electrochemical test, and corrosion resistance was evaluated using a 3.5% NaCl solution through an abrasion test. It was observed that the hardness of both the FeNiCrCoCuMox and FeNiCrCoCuNbx high entropy alloys increased as the amount of additive increased. The highest microhardness values were 654.36 HV0,1 for the FeNiCrCoCuMo0.9 alloy and 722.04 HV0,1 for the FeNiCrCoCuNb0,9 alloy. The incorporation of molybdenum and niobium significantly enhanced the phase stability and microhardness of the HEAs. A marked improvement in hardness and wear resistance was observed as the molar ratios of molybdenum and niobium increased. Additionally, the addition of these elements improved the wear resistance and overall mechanical performance of the coatings. These results highlight the potential of molybdenum-niobium doped HEA coatings for electrochemical corrosion and abrasion resistant applications and offer promising solutions for advanced industrial coatings requiring superior surface protection.
Benzer Tezler
- Bı̇nalarda enerjı̇ tasarrufu sağlayan nı̇obyum katkılı vanadyum dı̇oksı̇t esaslı termokromı̇k ı̇nce fı̇lmlerı̇n gelı̇ştı̇rı̇lmesı̇ ve karakterı̇zasyonu
Development and characterization of niobium-doped vanadium dioxide based thermochromic thin films for energy saving in buildings
EREN DOĞAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
EnerjiYıldız Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ALİ ERÇİN ERSUNDU
- Biyomedikal uygulamalarda kullanılan saf titanyum/kobalt ve alaşımlarının toz metalurjisi yöntemi ile üretilmesi ve uygulanabilirliğinin araştırılması
Development of pure titanium / cobalt and their alloys by powder metallurgy method for biomedical applications and investigation of their applicabilities
EBUZER AYGÜL
Doktora
Türkçe
2020
Mekatronik MühendisliğiMarmara ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SENAİ YALÇINKAYA
PROF. DR. YUSUF ŞAHİN
- Molibden katkılı elmas-benzeri karbon filmlerin üretimi, karakterizasyonu ve tribolojik özellikleri
Production, characterization and tribological properties of molybdenum doped diamond-like carbon films
EMRE ALP
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. M. KÜRŞAT KAZMANLI
- Yeni Ba(Zn1/3Nb2/3)O3 bazlı dielektrik malzemelerin üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of new Ba(Zn1/3Nb2/3)O3 based dielectric materials
ETHEM İLHAN SAHİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
Fizik ve Fizik MühendisliğiMarmara ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AHMET ALTINDAL
DOÇ. DR. AYHAN MERGEN
- Production of BaMeO3 doped YBCO superconducting thin films by TFA-MOD technique
BaMeO3 katkılı YBCO süperiletken ince filmlerin TFA-MOD yöntemi ile üretilmesi
MURAT BEKTAŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
Metalurji MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERDAL ÇELİK