Cr ve Y katkılı Fe-Al-W esaslı alaşımların mekanik ve yüksek sıcaklık gaz korozyonu özelliklerinin incelenmesi
Investigation of mechanical and high temperature gas corrosion properties of Cr and Y added Fe-Al-W base alloys
Yazar: NEŞE ÖZTÜRK KÖRPE
Danışman: PROF. DR. REMZİ GÜRLER
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2010
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Demir esaslı alaşımlar = Iron base alloys ; Metallerarası bileşikler = Intermetallic compounds

Özet:
Demir alüminatlar, iyi oksitlenme ve kükürtlenme dirençlerine bağlı olarak ilgi çeken yüksek sıcaklık malzemeleri olmuşlardır. Ancak bu malzemeler, yüksek sıcaklıklarda düşük mukavemet ve oda sıcaklığında hidrojen kırılganlığına bağlı olarak düşük süneklik göstermektedirler. Fe3Al alaşımlarının yüksek sıcaklık mukavemeti ve sünekliği alaşımlandırma işlemleriyle geliştirilmeye çalışılmaktadır. Bu çalışmada, atomik olarak at.%0,5; 1,0; 1,5 oranlarında tungsten ilavesinin Fe3Al(Fe-at.%28Al) alaşımının gaz korozyonu, oda sıcaklığı ve yüksek sıcaklık basma mukavemeti özelliklerine etkisi ile oksit tabakası direncini arttıran itriyum ve oda sıcaklığı sünekliğini iyileştirdiği saptanan krom elementlerinin bu üçlü alaşımın oksitlenme, oksitlenme/sülfürlenme ve basma mukavemeti özelliklerine etkisi araştırılmıştır.Oksitleme deneylerinde alaşımlar, 500 °C, 900 °C ve 1000 °C sıcaklıklarda 24 saat boyunca saf O2 gazına maruz bırakılmışlardır. Oksitleme/sülfürleme işlemleri ise 900 °C ve 1000 °C sıcaklıklarda hacimce %6 CO2, %80,6 N2, %13 O2, 4000 ppm SO2 içeren gaz karışımında 24 saat boyunca gerçekleştirilmiştir. Alaşımların oksitlenme ve oksitlenme/sülfürlenme özellikleri, numunelerin deney sırasındaki ağırlık değişimlerinin kaydedildiği termogravimetrik analiz cihazı kullanılarak ölçülmüştür. Daha sonra enerji dağılım spektroskobuna (EDS) sahip bir taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile X-ışınları difraktometresi (XRD) kullanılarak, deneyler sonrasında numune yüzeylerinde oluşan oksit tabakalarının şekilleri, kimyasal bileşimleri ve kristal yapıları incelenmiştir. Alaşımlardaki dönüşüm sıcaklıkları diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC) analizleri ile bulunmuştur. Mekanik testlerde numunelere, oda sıcaklığı ve 400, 500, 550, 600, 700 ? C sıcaklıklarda basma testleri uygulanmıştır. Tungsten elementinin ilavesiyle mukavemet ve süneklikte artış sağlanmış, en iyi süneklik değerleri Cr ve Y elementlerinin ilavesinde elde edilmiştir. Alaşımlarda katastrofik korozyona rastlanmamış ve genel olarak Y elementi ile tabaka direnci sağlanmıştır.

Abstract:
Iron aluminides were in interest of high temperature materials with the good oxidation and sulphidation properties. However, they showed low strength at high temperatures and low ductility at room temperatures due to the hydrogen embrittlement. High temperature strength and room temperature ductility properties of Fe3Al alloys had being tried to improve. In this study, effect of 0,5; 1,0; 1,5 at% tungsten addition on the gas corrosion, room and high temperature compression strength properties of Fe3Al (Fe-28Al at.%) were investigated. Also the effect of yttrium, which increased the resistance of oxide layer, on the oxidation, oxidation/sulphidation and compression strength of ternary alloy is studied. In addition, gas corrosion experiments of chrome including alloys were conducted and corrosion properties were investigated by addition of yttrium to increase the resistance of oxide layer. Chrome was determined to improve the room temperature ductility in literature.In experiments alloys were subjected to pure oxygen gas for 24 hours at 500 °C, 900 °C, and 1000 °C. Oxidation/sulphidation experiments were conducted for 24 hours in gas mixture of 6% CO2, 80,6%N2, 13%O2 and 4000 ppm SO2 in volume. Thermogravimetric analyse instrument was used in determination the oxidation and oxidation/sulphidation properties of alloys. Weight changes of the samples were recorded during the experiments by this instrument. The shapes, chemical composition and crystal structures of the oxide layers formed on the samples were determined by SEM/EDS and XRD analysis. Phase transformation temperatures of the alloys were studied by DSC analysis. Compression tests were performed at room temperature, 400 °C, 500 °C, 550 °C, 600 °C, and 700 °C. As a result of the experiments, it was determined that tungsten addition was increased the strength and ductility and the highest ductility values were obtained with the additions of Cr and Y. Catastrophic corrosion was not observed in alloys and layer resistance was increased with Y addition.