Nikel, silisyum ve niobyum katkılı kobalt-demir esaslı iri hacimli metalik camların sentezlenmesi ve karakterizasyonu
Synthesis and charactherization of nickel, silicon and niobium containing cobalt-iron based bulk metallic glasses
Yazar: FATİH ÇOLAK
Danışman: YRD. DOÇ. DR. AYHAN EROL ; YRD. DOÇ. DR. AYTEKİN HİTİT
Afyon Kocatepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metal Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2011
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering ; Teknik Eğitim = Technical Education
Dizin: Metalik cam = Metallic glass

Özet:
Teknolojinin ilerlemesiyle birlikte mevcut geleneksel malzemelerin dayanımlarının iyileştirilmesi ve teknolojik yeni malzemelerin ortaya çıkarılması ihtiyacı doğmuştur. Geçmişi 1960'lara dayanan ve sürekli geliştirilen metalik cam, teknolojiyle birlikte geniş uygulama alanı bulan yeni malzemelerden biridir. Geleneksel metalik cam alaşımlarının düşük camlaşma kabiliyetleri nedeniyle, mühendislik malzemesi olarak kullanılabilirlikleri sınırlı kalmıştır. Bu nedenle metalik malzemelerin camlaşma kabiliyetlerini geliştirmek, cam oluşumu, kristallenme ve termal kararlılıkları üzerindeki çeşitli faktörlerin etki mekanizmalarının anlaşılması üzerindeki uğraşlar devam etmektedir. Bu çalışmalar esnasında şerit şekilli numuneler üreterek, 1mm ve üzerindeki kalınlıklarda elde edilen amorf numunelere ?kalın metalik cam? adını vermişlerdir.Bugüne kadar üretilen alaşımlardan Co43Fe20Ta5,5B31,5 iri hacimli metalik cam alaşımı 5185 MPa kırılma mukavemeti ile en yüksek mukavemete sahip olan alaşım olarak rapor edilmiştir. Bu çalışmada Co43Fe20Ta5,5B31,5 alaşımının camlaşma kalınlığının 2 mm rapor etmesinden dolayı, bu alaşımın camlaşma kabiliyetini ve potansiyel kullanma alanlarının arttırılması çerçevesinde Co43-xNixFe20Ta5,5-zNbzB31,5-ySiy alaşım sistemi Ni, Si ve Nb elementleri ile modifiye edilerek camlaşma kabiliyetlerinin geliştirilmesi amaçlanmıştır.Döküm işlemleri argon atmosferi altında indüksiyon ve vakum ark döküm yöntemleri ile gerçekleştirilmiştir. İndüksiyon fırınında üretilen numuneler kama şeklinde hazırlanmış ve numunelerin camlaşma kabiliyetleri optik mikroskop, SEM, XRD ve DSC yöntemleri ile belirlenmiştir. Camlaşma kabiliyetinde artış olan kompozisyonlar daha sonra vakum ark ergitmede 2-4 mm' lik silindirik kalıplara döküm işlemi gerçekleştirilmiştir. Bütün kompozisyonların kritik döküm kalınlıkları belirlenmiştir.Üretilen alaşım kompozisyonlarının Vickers mikro sertlikleri 2,94 N'luk yük altında ölçülmüştür. Co43Fe20Ta5,5B31,5 alaşımının mikro sertlik değeri literatürde 1455 HV olarak rapor edilmesine rağmen bu çalışmada en yüksek camlaşma kabiliyeti gösteren komposizyonların mikro sertlik değerleri 1200 HV' den daha düşüktür.

Abstract:
With the progress of the technology to improve the existing strengths of traditional materials and new materials technology has been needed to reveal. Since 1960s, bulk metallik glasses are promising materials which finds wide applications areas with advancing technology. Traditional metallic glass alloys due to low glass transition capabilities, engineering, material availability has been limited. Therefore, the ability to develop vitrification of metallic materials, glass formation, crystallization and thermal stability of various factors on the impact on the struggle continues to understand the mechanisms. During this work by producing ribbon-shaped samples, the thickness of 1mm and amorphous samples obtained from the "bulk metallic glass" gave the name.Until now of produced bulk metallic glass alloys, Co43Fe20Ta5,5B31,5 alloy, 5185 MPa, fracture strength of the alloy were reported as having the highest strength. In this study, since they report the Co43Fe20Ta5,5B31,5 2 mm in thickness, alloy glass transition, glass transition of this alloy increase its ability and potential areas of use within the framework of Co43-xNixFe20Ta5,5-zNbzB31,5-ySiy alloy system, was modified with Ni, Si and Nb elements, ability to develop glass transition.Casting processes of induction and vacuum arc under argon atmosphere was carried out with casting methods. Wedge-shaped samples were prepared and samples produced by the induction furnace glass transition capabilities optical microscope, SEM, XRD and DSC techniques. Glass transition is an increase in capacity is then vacuum arc melting compositions 2-4 mm cylindrical molds were casting process. All compositions were determined critical casting thickness.Vickers micro-hardness of the produced alloy composition of 2.94 N was measured under load. Co43Fe20Ta5,5B31,5 alloy micro-hardness value of HV reported in 1455 in spite of the literature, this study shows the composition of the high glass transition ability of micro-hardness values of HV 1200 from the lower.