Toz metalurjisinde BorKarbür (B4C) takviyeli çift fazlı(dupleks) paslanmaz çelik matrisli kompozit üretim araştırması ve karakterizasyonu.
Production research & characterization of BoronCarbide (B4C) reinforced dual phase (Duplex)Stainless Steel matrix composite in powder metallurgy
Yazar: SEDAT ÖRÜCÜ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ BURAK BİROL ; DOÇ. DR. RIDVAN GECÜ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Toz metalürjisi, çok yönlülük açısından en geniş şekillendirme ve üretim proseslerine sahip teknolojidir. Toz metalürjisinin en gözle görülür avantajı, karmaşık geometrilere sahip yüksek kaliteli parçaları minimum atıkla veya sıfır atıkla ekonomik olarak üretebilme yeteneğidir.
Paslanmaz çelikler, genellikle bileşimlerinde minimum 11% oranında  krom içeren çeliklerdir. Bu krom içeriği, yüzeye sıkıca yapışan ince, sünek bir oksit tabakası oluşturur. Bu nedenle kimyasal ortam karşında yüzeyde pasifleşme meydana gelir. Bu oksit tabakası, oksijence zengin bir ortamda oluşan ve dış etkilerle yok edildiğinde kendini yenileyebilen bir tabakadır.  
Kompozitler  ise ağırlık,  dayanıklılık,  korozyon  direnci ve  aşınma  direnci gibi         birçok  özellik açısından  büyük  avantajlar  sunan  malzemelerdir. 
Metal matrisli kompozitler  (MMK),  kompozit malzemelerin bir alt grubu malzemelerdir. MMK, çeşitli işlemler kullanılarak üretilebilir.                             
Bu yöntemlerden biri de toz  metalürjisi  ve mekanik alaşımlama  işlemidir.
Bu çalışmada, kompozit malzemeler ağırlıklı olarak mekanik alaşımlama ve karıştırma ile üretilmiş ve özellikleri incelenmiştir.Matris malzemesi olarak çift fazlı paslanmaz çelik, takviye elemanı olarak ise ağırlıkça % 1-3-5 oranında bor karbür B4C parçacıkları sabit süreli mekanik alaşımlama işlemleri uygulandı. Tozların sinterlenmesinden sonra XRD, SEM ve EDS analizleri yapılmıştır.                                                  
Karakterize edilen tozlar 120 bar basınçta  tek  yönde  sıkıştırılarak  blok haline getirildi. Örnek numune bloklar  koruyucu  argon atmosferinde 1200°C sıcaklık ta 75 dk. sinterlenmiştir. 
Elde  edilen  kompozitlerin mikro  yapıları  optic  ve (SEM) taramalı elektron mikroskobu ile incelenmiş ve DPÇ'e ait dubleks paslanmazçeliğin ikifazlı yapı  oluşumları gözlemlenmiştir.
Bu çalışmanın ikinci bölümünde, mekanik alaşımlama ile dubleks paslanmaz     çelik matrisli B4C ilaveli kompozitler üretilmiş ve bunların mikroyapısı, tribolojik , mekanik ve korozyon özellikleri ayrıntılı olarak incelenmiştir. Matris ve takviye, tozlar halinde yüksek enerjili bir bilyalı değirmende mekanik olarak karıştırılmış, ardından tek eksenli soğuk preste sabit basınçta preslenmiş ve koruyucu argon atmosferinde sinterlenmiştir.                                    
B4C farklı dozlarda eklenmiş ve etkileri test edilmiştir. Artan B4C takviye oranı ile kompozitlerin gözenekliliğinde artma eğilimi gözlenmiştir. . Yapılan sertlik testleri sonucunda DPÇ'de farklı oranlarda B4C ilavesi ile sertliğin arttığı gözlenmiştir. Artan B4C ilaveleri, DÇ'nin aşınma direncini sürekli olarak iyileştirmiştir. B4C ilavesi, DPÇ'nin oyuk korozyon direncini katkısız kompozit malzemeye göre daha az negatif etkilemiştir.

Abstract:
Powder metallurgy is the technology with the most comprehensive forming and production processes in terms of the diversity it provides. The most prominent advantage of powder metallurgy is that it is suitable for high quality and economical production and complex shaped parts with minimal or no loss.
Stainless steels are generally steels with about 11% chromium in their composition. Thanks to this chromium content, a ductile, thin oxide layer is formed, which is strongly attached to the surfaces. Therefore, they are passivated against chemical environments. This oxide layer is a layer that can renew itself if it is formed in oxygen-containing environments and deteriorated by external factors. 
Composites, on the other hand, are materials that offer great advantages in terms of several properties such as strength, weight, wear and corrosion resistance.. Metal matrix composites (MMC) are a group of composite materials. MMC can be manufactured using a variety of processes. One of them is powder metallurgy and mechanical alloying process.
In the first part of the work, the composite material was produced by mechanical mixing and alloying and its properties were examined.
Mechanical alloying processes were applied at constant time to duplex stainless steel as matrix material and 1-3-5% by weight boron carbide B4C particles as reinforcement element. After sintering, XRD, SEM and EDS analyzes were performed on the powders. The characterized powders were pressed in one direction under 120 bar pressure and formed into blocks. Block samples were sintered for 1 hour in an argon protective atmosphere at 1200 °C. The microstructures of the produced composites were examined by optical and (SEM) electron microscopy. The two phased structure formations of Duplex Stainless Steel belonging to DSS were observed.
In the second part of the research, the duplex stainless steel matrix with B4C              reinforced composites was fabricated by mechanicalalloying and their microstructure, tribological mechanical, and corrosion properties were studied in detail.
After the matrix and reinforcement materials were mixed mechanically in a high-energy ball grinding device as powder, they were compressed in a uniaxial cold press at constant pressure and sintered in a fluid argon protective gas environment. B4C, which is used as a reinforcement element, was added at different rates and its effects were examined. An increasing trend was observed in the porosity of the composites with the increase of B4C reinforcement ratios. 
As a result of the hardness test, it was observed that the addition of boron carbide B4C to DSS increased the hardness at different rates.The increase in B4C additives has steadily improved the wear resistance of  Duplex Stainles Steel. 
The addition of B4C affected the pitting corrosion resistance of DSS less negatively than the composite material without additives.