Mekanik alaşımlama yöntemi ile demir bor alaşımlarının üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterisation of Fe-B alloys by mechanical alloying
Yazar: ÜLKÜ ASLI ÇELİK
Danışman: PROF. DR. DURSUN ÖZYÜREK
Karabük Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Bu çalışmada, mekanik alaşımlama methodu ile demir bor alaşımlarının üretimi ve karakterizasyonu incelenmiştir. Çalışmanın ilk aşamasında, Fe ve B tozları, istenilen oranlarda karıştırılarak, mekanik alaşımlama cihazlarından biri olan spex tipi değirmende öğütülmüştür. Elde edilen FeB ve Fe2B alaşımlarının, mikroyapı incelemesinde SEM kullanılmıştır; termal analizlerde TG/DTA grafikleri kullanılırken, demir borür alaşımlarının yapılarında oluşan elementlerin ve fazların belirlenmesinde ise EDS(Mapping)-XRD analizleri kullanılmıştır.
Bütün bu işlemlerden ayrı olarak çalışmanın ikinci aşamasında, bir borlama çeşidi olan gaz ortamda borlama uygulanmıştır. Borlama işlemi, argon gazı atmosferinde, paslanmaz çelik malzeme üzerine borik asit kaplanarak uygulanmıştır. Uygulama sonrasında numunenin mikroyapı incelemesinde SEM ve oluşan fazların belirlenmesinde ise EDS(Mapping) kullanılmıştır.
Çalışmanın ilk aşamasında üretilen FeB ve Fe2B alaşımlarının sertlik analizlerine göre FeB alaşımı Fe2B alaşımına kıyasla daha gevrek olduğu sonucuna varılmıştır. SEM analizi incelendiğinde ise FeB ve Fe2B alaşımlarının küresel yapıda oldukları ve şekillerinin düzenli olduğu gözlenmiştir. FeB ve Fe2B alaşımlarının termal analiz sonuçlarına göre ise yapılarında kütle kaybının olması faz dönüşümünün gerçekleştiğini göstermiştir. XRD analiz sonuçlarına göre ise yoğunluk olarak Fe2B bileşiğinin oluştuğu gözlenmiştir.
Çalışmanın ikinci aşaması olan ve gaz ortamda 900 °C'da 2 saat uygulanan borlama işleminin sertlik analizine göre ise, borür tabakasının ana matrise göre daha sert olduğu gözlenmiştir. Borlama sonucunda yapılan SEM analizlerine göre ise alaşım elementlerinin borür tabaka kalınlığını etkilediği, oluşan borür tabakasının dalgalı ve gözenekli bir yapıda olduğu gözlenmiştir.

Abstract:
In this study, production and characterization of iron boron alloys with mechanical alloying method are investigated. In the first stage of the study, Fe and B powders were mixed in the desired proportions and milled in one spex type mill, one of the mechanical alloying devices. SEM was used in the microstructure examination of the obtained FeB and Fe2B alloys. While TG/DTA graphics are used in thermal analyzes, EDS (Mapping)-XRD analyzes are used to determine the elements and phases formed in the structures of iron boride alloys.
Apart from all these processes, in the second stage of the study, boroning is applied in a gas medium, which is a type of boron. Boring process was applied in argon gas atmosphere by coating boric acid on stainless steel material. After the application, SEM was used in the microstructure examination of the sample and EDS (Mapping) was used to determine the phases formed.
According to the hardness analysis of the FeB and Fe2B alloys produced in the first stage of the study, it was concluded that the FeB alloy was more brittle than the Fe2B alloy. When SEM analysis was examined, it was observed that FeB and Fe2B alloys are in global structure and their shapes are regular. According to the results of thermal analysis of FeB and Fe2B alloys, the loss of mass in their structure showed that phase transformation has taken place. According to the XRD analysis results, it was observed that Fe2B compound was formed in density.
According to the hardness analysis of the boring process, which is the second stage of the study and applied for 2 hours at 900 °C in the gas environment, the boride layer was observed to be harder than the main matrix. According to the SEM analysis made as a result of boiling, it was observed that alloy elements affect the thickness of the boride layer, and the formed boride layer has a wavy and porous structure.