Niyobyum (NB) ile güçlendirilmiş demir (FE) matrisli alaşımların toz metalurjisi yöntemiyle üretimi ve mekanik özelliklerinin araştırılması
An investigation on mechanical properties of nb added fe – matrix alloy produced by powder metallurgy method
Yazar: DOĞAN ÖZDEMİRLER
Danışman: PROF. DR. SÜLEYMAN GÜNDÜZ
Karabük Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Toz metalurjisi = Powder metallurgy

Özet:
Mikroalaşımlı çelikler % 0,05 ve % 0,20 aralığında niyobyum, vanadyum ve titanyum içeren çelikler olarak ifade edilmektedir. Bu çelikler, alüminyum, bor ve  çelik üretiminde kullanılan diğer alaşım elementlerinden etkilenmektedir.  Günümüzde üretilen mikroalaşımlı çeliklerin büyük bölümü yassı ve boru mamul olarak üretilirler.  Kompozit malzemeler ise birbirinden farklı malzemelerin bir araya getirilerek karıştırılması ile her bir malzemenin bir araya geldiği yeni bir malzemedir. Mikroalaşımlı çelik üretimiyle kompozit üretimini farklı kılan en önemli faktör çelik içerisine katılan alaşım elementlerinin ağırlık olarak oranıdır. Kompozit malzemelerde mikroalaşım çeliklere göre yüksek oranlarda (% 5, 10, 50) gibi alaşım miktarı kullanılmaktadır.  Çağımız dünyasında toz metalürjisi yöntemiyle mikroalaşımlı çelik üretimi ve kompozit malzeme üretimi yapılmaktadır. 

Bu çalışmada, toz metalürjisi yöntemiyle niyobyum (Nb) ve niyobyum karbür (NbC) ilave edilmiş alaşımlı çelikler üretilerek alaşım türü ve miktarının mikroyapı ve mekanik özellikleri nasıl etkilediği araştırılmıştır. Fe matris içerisine  Nb ve NbC alaşım elementleri ağırlıkça % 0,1-2 oranında ayrı ayrı  katılarak istenilen bileşimde alaşımlı çelik toz karışımları hazırlanmıştır. Daha sonra turbula cihazında bir saat karıştırılmıştır. Karıştırılan tozlar 700 MPa basınç altında tek yönlü preslenerek blok haline getirilmiştir. Numuneler 1150°C - 1400°C sıcaklıkta akan argon atmosferinde bir saat süreyle sinterlenmiştir. 

Nb, NbC alaşımlı çeliklerinin mikroyapısı ve mekanik özellikleri optik mikroskop, SEM, EDS, çekme testi ve sertlik ölçümü ile incelenmiştir. Genel olarak bütün bileşimlerde alaşım miktarı artıkça dayanımda bir artış gözlenmiştir. Elde edilen sonuçlar Nb, NbC alaşımlı çeliklerin TM yöntemi ile üretilebileceğini ve bu çeliklerde oluşan karbür ve nitrürlerin östenit tane büyümesini engelleyerek mekanik özellikleri olumlu etkilediği  görülmektedir.

Abstract:
Microalloyed steels are defined as steels containing small amounts of niobium, vanadium and titanium, generally at levels between 0.05 and 0.20 %. Their specific effects may be influenced by other alloying additions such as aluminium, boron, or indeed any of other more conventional alloying elements used in steel manufacture. Nowadays most of produced microalloyed steels product as flat and made of forged pipe, the production of forged microalloyed steels have also gained speed in recent years. Composites are new materials made of by mixing the different type of materials. The differences between microalloyed steel and composite material are the addition of different weight percantage of alloying elements. The addition of alloying elements in composite material is higher (1, 5, 10 and 50 %) compared to the microalloyed steels.  In addition to not be at a sufficient level at the present time, the powder metallurgy method is also being produced microalloyed steels and composite materials. 
In this work, Nb  and  NbC alloyed steels have been produced by PM technology. The effect of the type and amount of the alloy elements on the microstructure and mechanical properties were examined. In order to do this Nb and NbC elements were added into the Fe matrix at the weight percentage of 0.12 with individually and polyaddition to obtain powder mixture. After, powder mixtures have been stirred in turbulence devices for one hour. The stirred powders were compacted at pressure of 700 MPa in one direction.  Finally obtained blank samples have sintered at 1150 °C or 1400 °C for one hour in flowing Ar. atmosphere.

Microstructure and mechanical properties of the Nb, NbC, alloyed steel were examined by optical microscopy, SEM, EDS,  tensile tests and hardness measurement. Generally an increase in strenght was observed when the amount of alloys increased for all PM steels. Experimental results indicated that  Nb and NbC alloyed steels can be produced by PM technology. The precipitation of carbides and nitrides in these steels limits grain growth that results in significant improvement in strength.