Toz metalurjisi yöntemiyle üretilen Fe-B alaşımlarının aşınma ve korozyon davranışlarının incelenmesi
Investigation of the wear and corrosion behavior of Fe-B alloys made by powder metallurgy
Yazar: MELİH YILMAZ
Danışman: PROF. DR. DURSUN ÖZYÜREK
Karabük Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Alaşımlar = Alloys ; Aşınma = Wear ; Bor = Boron ; Demir = Iron ; Korozyon = Corrosion ; Mikroyapı = Microstructure ; Toz metalurjisi = Powder metallurgy

Özet:
Bu çalışmada, bir toz metalurjisi yöntemi olan mekanik alaşımlama ile üretilen Fe-B alaşımlarının korozyon ve aşınma davranışları incelenmiştir. Elementel tozlar kullanılarak üretilen Fe-B alaşımlarının yapısında oluşturulan Fe-B ve Fe2B tozlarının alaşımların mikroyapısındaki etkileri SEM, EDS, XRD, yoğunluk ve sertlik ölçümleri yapılarak incelenmiştir. Mekanik alaşımlanan tozlar sıcak (350 ℃ de 20 dk.) preslenerek (500 MPa) şekillendirilmiştir. Sinterleme işlemi 10-6 milibar vakum altında 1200℃ de 1 saat olarak yapılmıştır. Elektrokimyasal korozyon testinde 3,5 g/l NaCl solüsyon kullanılmıştır. Üretilen Fe-B alaşımlarının korozyon davranışları total ekstropolasyon ve elektrokimyasal empedans spektroskopisi yöntemleri yardımıyla alaşımların korozyon davranışları incelenmiştir. Aşınma testlerinde standart pin-on disk tipi aşınma cihazı kullanılmıştır. Aşınma testlerinde 15N- 30 N farklı yük, her biri 500 m olan 4 farklı mesafede    kayma hızı kullanılmıştır. Yapılan çalışmalar sonucunda SEM-EDS analizlerine göre mikroyapı incelemelerinde Fe2B alaşımlarının tane sınırlarının ve tane boyutlarının Fe-B alaşımlarına göre daha belirgin olduğu görülmüştür. XRD analizlerine göre yapıda Fe-B ve Fe2B (44,45) fazların meydana geldiği belirlenmiştir. Sertlik incelemelerinde Fe2B alaşımlarının Fe-B alaşımlarına göre daha sert yapıda olduğu belirlenmiştir. Yoğunluk ölçümü sonuçlarında Fe2B alaşımlarının Fe-B alaşımlarına göre yoğunluğunun yüksek olduğu belirlenmiştir. Yapılan aşınma test analizlerinde kütlece daha fazla Fe içeren Fe-B (%0,5- %1,5 B ilaveli) alaşımlarının kütle kayıplarının daha az olduğu belirlenmiştir. Yapılan korozyon testlerinde elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS) verilerine göre; korozyon dayanımı en yüksek %1,5 B ilaveli Fe-B alaşımlarında, en düşük korozyon dayanımının %0,5 B ilaveli Fe-B alaşımlarında elde edilmiştir.

Abstract:
In this study, corrosion and wear behavior of Fe-B alloys produced by mechanical alloying, a powder metallurgy method, were investigated. The effects of Fe-B and Fe2B powders formed in the structure of Fe-B alloys produced using elemental powders on the microstructure of the alloys were investigated by making SEM, EDS, XRD, density and hardness measurements. Mechanically alloyed powders were shaped by pressing (500 MPa) hot (20 min at 350 ℃). The sintering process was carried out under a vacuum of 10-6 millibars at 1200°C for 1 hour. 3.5 g/l NaCl solution was used in the electrochemical corrosion test. Corrosion behaviors of the produced Fe-B alloys were investigated with the help of total extrapolation and electrochemical impedance spectroscopy methods. A standard pin-on disc type wear device was used in the wear tests. In the wear tests, different loads of 15N-30N and sliding speed at 4 different distances, each of which is 500 m, were used. As a result of the studies, it was observed that the grain boundaries and grain sizes of Fe2B alloys were more distinct than Fe-B alloys in microstructure examinations according to SEM-EDS analyzes. According to XRD analysis, it was determined that Fe-B and Fe2B (44,45) phases occurred in the structure. In the hardness examinations, it was determined that Fe2B alloys were in a harder structure than Fe-B alloys. In the density measurement results, it was determined that the density of Fe2B alloys was higher than Fe-B alloys. In the wear test analysis, it was determined that Fe-B alloys containing more Fe by mass (with 0.5% - 1.5% B added) had less mass losses. According to the electrochemical impedance spectroscopy (EIS) data in the corrosion tests; The highest corrosion resistance was obtained in Fe-B alloys with 1.5% B addition, and the lowest corrosion resistance was obtained in Fe-B alloys with 0.5% B addition.