Kobalt ve tungstenin Ni-CoWB kompozitlerinin mekanik özelliklerine etkisi
Effect of cobalt and tungsten on mechanical properties of Ni-CoWB composites
Yazar: EMRE AKDAĞ
Danışman: PROF. DR. AYTEKİN HİTİT
Afyon Kocatepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fen Bilimleri Ana Bilim Dalı / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Metal matrisli kompozitler = Metal matrix composites ; Nanokompozitler = Nanocomposites ; Yapay yaşlandırma = Artificial aging

Özet:
Ni37.6W22.5Co22.5B17.4 ve Ni27.6W27.5Co27.5B17.4 metalik cam alaşımlarının öncül olarak kullanılması ile CoWB takviyeli kompozitler üretilmiştir.  Bu amaçla alaşımlar kristallenme sıcaklıklarının üzerindeki sıcaklıklarda izotermal şekilde farklı süreler için ısıl işleme tabi tutulmuştur. Elde edilen kompozitlerin mikroyapısal özelliklerinin kompozitlerin mekanik özelliklerine ve korozyon direncine olan etkileri incelenmiştir.  Ni27.6W27.5Co27.5B17.4 metalik cam alaşımının kristalizasyonu ile üretilen kompozitlerin mikrosertlik değerlerinin Ni37.6W22.5Co22.5B17.4 metalik cam alaşımının kristalizasyonu ile üretilen kompozitlerden daha yüksek olduğu belirlenmiştir.  Ni37.6W22.5Co22.5B17.4 metalik cam alaşımının kristalizasyonu ile üretilen kompozitlerin en yüksek sertlik değeri 1474 HV iken Ni27.6W27.5Co27.5B17.4 metalik cam alaşımının kristalizasyonu ile üretilen kompozitlerin en yüksek sertlik değerinin 1580 HV olduğu tespit edilmiştir. Sertlik değerindeki bu artışın sebebi Ni27.6W27.5Co27.5B17.4 metalik cam alaşımının Ni37.6W22.5Co22.5B17.4 metalik cam alaşımına göre daha yüksek Co ve W içeriğine sahip olması ve bunun sonucunda Ni27.6W27.5Co27.5B17.4 metalik cam alaşımının ısıl işlemi ile elde edilen kompozitlerin Ni37.6W22.5Co22.5B17.4 metalik cam alaşımının ısıl işlemi ile elde edilen kompozitlerden daha yüksek hacim oranında CoWB fazı içermesidir. Her iki metalik cam alaşımının kristalizasyonu ile üretilen kompozitlerin kırılma tokluğu değerlerinin düşük (<10 MPa.m1/2) olduğu belirlenmiştir. Ni27.6W27.5Co27.5B17.4 metalik cam alaşımının kristalizasyonu ile üretilen kompozitlerin yapısında çökelen CoWB fazının ortalama tane boyutunun Ni37.6W22.5Co22.5B17.4 metalik cam alaşımının kristalizasyonu ile üretilen kompozitlerin yapısında çökelen CoWB fazının ortalama tane boyutundan daha yüksek olmasından dolayı kırılma tokluğu değerinin daha yüksek olduğu belirlenmiştir.  Her iki alaşımın kristalizasyonu ile üretilen kompozitlerin %3.5 NaCl ve 1M HCl çözeltileri içerisindeki korozyon davranışları ölçülmüştür.  Ni37.6W22.5Co22.5B17.4 metalik cam alaşımının kristalizasyonu ile üretilen kompozit daha yüksek Ni içeriğine sahip olduğu için her iki çözelti için de daha yüksek korozyon direnci göstermiştir.

Abstract:
CoWB reinforced composites were produced by using metallic glass alloys Ni37.6W22.5Co22.5B17.4  and Ni27.6W27.5Co27.5B17.4 as precursors. For this purpose, the alloys were heat treated isothermally for different periods at temperatures above their crystallization temperatures. The effects of the microstructural properties of the obtained composites on the mechanical properties and corrosion resistance of the composites were investigated. It was determined that the microhardness values of the composites produced by the crystallization of the Ni27.6W27.5Co27.5B17.4 metallic glass alloy were higher than the composites produced by the crystallization of the Ni37.6W22.5Co22.5B17.4 metallic glass alloy. While the highest hardness value of the composites produced by crystallization of Ni37.6W22.5Co22.5B17.4  metallic glass alloy was 1474 HV, the highest hardness value of the composites produced by crystallization of Ni27.6W27.5Co27.5B17.4  metallic glass alloy was found to be 1580 HV. The reason for this increase in hardness value is that Ni27.6W27.5Co27.5B17.4 metallic glass alloy has higher Co and W content than Ni37.6W22.5Co22.5B17.4 metallic glass alloy and as a result Ni27.6W27.5Co27.5B17.4  composites obtained by heat treatment of metallic glass alloy contain a higher volume fraction of CoWB phase than composites obtained by heat treatment of Ni37.6W22.5Co22.5B17.4 metallic glass alloy. It was determined that the fracture toughness values of the composites produced by the crystallization of both metallic glass alloys were low (<10 MPa.m1/2). Because the average grain size of the CoWB phase precipitated in the structure of the composites produced by the crystallization of the Ni27.6W27.5Co27.5B17.4 metallic glass alloy is higher than the average grain size of the CoWB phase precipitated in the structure of the composites produced by the crystallization of the Ni37.6W22.5Co22.5B17.4  metallic glass alloy fracture toughness value was found to be higher. The corrosion behavior of the composites produced by the crystallization of both alloys in 3.5% NaCl and 1M HCl solutions was measured. The composite produced by crystallization of Ni37.6W22.5Co22.5B17.4 metallic glass alloy showed higher corrosion resistance for both solutions because it has higher Ni content.