Toz metalurjisi ve seçici lazer ergitme yöntemleri ile üretilen cocrfemnnitix yüksek entropi alaşımların yapısal, mekanik, tribolojik ve korozyon özelliklerinin karakterizasyonu
Characterization of structural, mechanical, tribological and corrosi̇on properties of cocrfemnnitix high entropy alloys manufactured by powder metallurgy and selecti̇ve laser melting methods
Yazar: CANER BULUT
Danışman: PROF. DR. FATİH YILDIZ
Erzurum Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Konstrüksiyon ve İmalat Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Eklemeli üretim =   ; Karakterizasyon = Characterization ; Korozyon = Corrosion ; Mekanik alaşımlar = Mechanical alloys ; Toz metalurjisi = Powder metallurgy ; Triboloji = Tribology

Özet:
Bu tez çalışmasında, geleneksel Toz Metalurjisi (TM) ve eklemeli imalat yöntemlerinden Seçici Lazer Ergitme (SLE) yöntemi ile CoCrFeMnNiTix Yüksek Entropi Alaşım (YEA) malzemeleri üretilmiştir. TM ve SLE yöntemiyle üretilen parçaların yapısal, mekanik ve yüzey özellikleri üretimde kullanılan parametre/stratejilerden büyük oranda etkilenmektedir. Söz konusu üretim parametrelerinin CoCrFeMnNiTix YEA malzemelerinin yapısal, mekanik, tribolojik ve korozyon özellikleri üzerindeki etkileri her iki üretim yöntemi ile incelenmiştir. Optimum üretim parametreleri belirlenirken sistematik olarak parametre azaltılmasıyla malzeme ve zaman tasarrufu sağlanmaya çalışılmıştır. CoCrFeMnNiTix toz malzeme ve numunelerin yapısal-morfolojik analizleri X-ışını kırınım ölçer, 3D profilometre, taramalı elektron mikroskobu, enerji dağılımı spektroskopisi ve optik mikroskop ile gerçekleştirilmiştir. Tribolojik analizler için oda şartlarında doğrusal ileri–geri düzeninde deneyler gerçekleştirilmiştir. Elektrokimyasal korozyon deneyleri %3,5 NaCl çözeltisinde potansiyodinamik polarizasyon yöntemiyle gerçekleştirilmiştir. TM yönteminde 300 dakikada mekanik alaşımlama uygulanan ve sonrasında 600°C-650 MPa sıcak pres ile üretilen numuneler (HEA-HP-8) ve optimum lazer üretim parametreleriyle SLE ile farklı inşa oryantasyonlarında üretilen YEA-1 numunelerinden 0° oryantasyonundaki numuneler üstün mekanik ve yüzey özellikleri sergilemiştir. HEA-HP-8 ve YEA-1 (0° inşa) numunelerin alaşım tozlarına %3 ve 5 Ti ilavesi yapılarak yapısal, morfolojik, mekanik, tribolojik ve korozyon analizleri yapılmıştır. Kullanılan her iki üretim yöntemi içinde artan Ti ilavesine paralel şekilde mikrosertlik değerlerinde artış ve aşınma oranlarında belirgin bir iyileşme gözlemlenmiştir. %5 Ti ilaveli TM ile üretilen HEA-HP-10 ve SLE ile üretilen YEA-3 numunesi en iyi mekanik ve aşınma özelliklerini sergilerken, korozyon davranışları diğer numunelerden daha düşük olmuştur. SLE numuneleri TM numunelerine göre daha yüksek doluluk oranları ve korozyon direnci sergilerken daha düşük aşınma oranları ve sertlik değerleri sergilemiştir.

Abstract:
In this thesis, CoCrFeMnNiTix High Entropy Alloy (HEA) materials were produced by powder metallurgy (P/M) and selective laser melting (SLM) methods. The effects of P/M and SLM methods on the structural, mechanical, and corrosion properties of the parts produced were investigated with both production methods. Structural and morphological analyses of CoCrFeMnNiTix powder and samples were carried out with X-ray diffractometers, 3D profilometer, scanning electron microscopes, energy dispersive spectroscopy, and optical microscopes. In order to obtain tribological analyses, experiments were carried out in linear reciprocating order under room conditions. Electrochemical corrosion experiments were measured by the potentiodynamic polarization method in a 3.5% NaCl solution. Samples mechanically alloyed in the P/M method for 300 minutes and then hot pressed at 600°C-650 MPa (HEA-HP-8) and YEA-1 specimens (0° orientation) produced by SLM with optimum laser fabrication parameters in different structural orientations exhibited superior mechanical and surface properties. Structural, morphological, mechanical, tribological, and corrosion analyses were performed by adding 3% and 5% Ti to the alloy powders of HEA-HP-8 and YEA-1 (0° build) samples. In both production methods used, an increase in microhardness values and a significant improvement in wear rates were observed in parallel with the increasing Ti addition. While the HEA-HP-10 sample produced with TM with 5% Ti addition and the YEA-3 sample produced with SLM exhibited the best mechanical and wear properties, their corrosion behavior was lower than the other samples. While SLM samples exhibited higher filling rates and corrosion resistance than TM samples, they exhibited lower wear rates and hardness values.