Nikel esaslı süperalaşım köpük malzemelerin boşluk oluşturma tekniği ile üretilmesi, mikroyapısal ve mekanik özelliklerinin incelenmesi
Production of nickel base superalloy foam materials by space-holder technique and investigation of microstructure and mechanicalproperties
Yazar: GÖKHAN TIMAÇ
Danışman: PROF. DR. HAMİT ÖZKAN GÜLSOY
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metal Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Bu çalışmada; IN718 ve Nimonic 90 ticari isimli iki farklı nikel esaslı süperalaşım tozlardan, bir toz metalurjisi prosesi olan boşluk oluşturma (space holder) tekniği ile köpük yapılı süperalaşım malzemeler, hacimsel olarak farklı yüzdelerde boşluklara sahip köpük metal olarak şekillendirilmiştir. Hacimsel olarak farklı yüzdelerde boşluklarla şekillendirilen malzemeler sinterleme, ısıl işlem ve yaşlandırma çevrimlerine maruz bırakılmışlardır. Hem sinterlenmiş durumdaki hem de yaşlandırma ısıl işlemine tabi tutulmuş durumdaki numunelerin mikroyapısal ve mekaniksel olarak karakterizasyon işlemleri gerçekleştirilmiştir. 
Deneysel çalışmalara, toz süperalaşım malzemelerin ve boşluk oluşturucu karbamit (üre) malzemelerin tane şekillerinin belirlenmesi amacıyla taramalı elektron mikroskobu (SEM) görüntüleri alınarak başlanmıştır. Bağlayıcı için parafin mum , boşluk oluşturucu karbamit, her iki süperalaşım malzeme tozu ile hacimsel olarak farklı yüzdelerde ayrı ayrı karıştırılarak, hammadde hazırlanmıştır. Elde edilen karışımlar standart basma numunesi formunda kalıplanmışlardır. Kalıplanan numunelerin bağlayıcı ve boşluk oluşturucu  malzemelerden arındırılması amacıyla uygulanan bağlayıcı giderme işlemi, iki aşamada gerçekleştirilmiştir. İlk aşamada sıvı içinde çözünme  ile  ayrıştırma uygulanmıştır. Bağlayıcı gidermenin ikinci aşaması yüksek saflıktaki argon atmosferi altında gerçekleştirilen ısıl bağlayıcı giderme işlemi olmuştur. Bağlayıcı giderme işleminden sonra farklı yüzdelerde boşluklara sahip köpük metal numuneler sinterleme, ısıl işlem ve yaşlandırma  çevrimlerine tabi tutulmuşlardır. 
Hem sinterlenmiş durumdaki hem de yaşlandırılmış durumdaki hacimsel olarak farklı yüzdelerde boşluklara sahip köpük metal  numunelere, yoğunluk ölçümleri ve X-ışınları difraksiyon (XRD) analizlerinden sonra; optik mikroskop, SEM incelemeleri ile mikroyapısal olarak karakterize edilmişlerdir. Sertlik ölçümü ve  basma deneyi gibi mekanik testlerle numunelerin sinterlenmiş durumdaki ve yaşlandırma ısıl işlemi görmüş durumdaki hacimsel olarak farklı yüzdelerde boşluklara sahip köpük metallerin mekanik özellikleri belirlenmiştir.

Anahtar Kelimeler: Metalik köpükler, Süperalaşım malzemeler, Toz Metalürjisi, Sinterleme, Yaşlandırma, Mikroyapı, Mekanik özellikler.

Abstract:
In this study; two type superalloy materials (IN718 and Nimonic 90) were shaped by space holder method for foam superalloy materials as different porous ratio.Shaped samples having different porous ratio was sintered, heat treated and aged. Sintered and heat treated samples were characterized for microstructural evolution and mechanical propereties.
In experimental studies, scanning electron microscopy (SEM) was used for characterization of superalloy powder as base material and carbamide as space holder material. Binder as paraffin wax, space holder materials and two type superalloy powders were mixed for different ration mixture. Mixture materials were shaped for compression samples in shape. Two different debinding operations were carried out for the removal of binder from structures. In the first stage is leaching under distilled water and second stage is thermal debinding operation under high purity argon gas. After debinding operations, brown samples were sintered, heat treated and aged. 
Sintered and aged samples characterized for physical properties and microstructural evaluation by density measurement, X-Ray diffraction techniques (XRD), optical microscopy (OM) and SEM. Hardness and compression tests were carried out for characterization of mechanical properties of sintered and aged samples.

Keywords: Metal Foams, superalloy, sintering, powder metallurgy, aging, microstructure, mechanical properties.