Grafen takviyeli orta entropili alaşımların bor kaplanabilirliğinin araştırılması
Investigation of boron coatability of graphene reinforced medium entropy alloys
Yazar: NAZMİYE NUR KÜÇÜKELÇİ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ERSAN MERTGENÇ ; DR. ÖĞR. ÜYESİ RIZA KARA
Afyon Kocatepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nanobilim ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Ferromanyetik alaşımlar = Ferromagnetic alloys ; Metal alaşımlar = Metal alloys ; Metal nanopartiküller = Metal nanoparticles ; Yüzey kaplama = Surface coating

Özet:
Bu araştırmada, iki farklı üretim yöntemi kullanılarak, farklı oranlarda nano partikül yapılı grafen ilavesi yapılarak Fe/Co alaşımları üretilmiştir. Elde edilen alaşımların bor kaplanabilirliği ve partikül takviyesinin kaplama tabakası kalınlığına etkisi araştırılmıştır. Çalışmada takviye elemanı olarak da nano boyutta (3nm) grafen tercih edilmiştir. Takviye oranı değişken durum olarak düşünülmüştür. Takviyesiz, % 2 ve % 4 grafen takviyeli alaşımların üretiminde hem döküm yöntemi hem de toz metalürjisi yöntemi kullanılarak numuneler üretilmiştir. Üretimi yapılan alaşımlar kutu borlama yöntemi ile 800 ˚C sıcaklıkta 2 saat süre ile borla kaplanmıştır. Çalışma da üretilen numunelerin karakterizasyon işlemleri tarayıcılı elektron mikroskobu (SEM) ve enerji dağılımlı X ışını (EDS), X-ışını difraktometresi (XRD) ve Vickers mikro sertlik yöntemleri ile gerçekleştirilmiştir. 
Döküm yöntemi ile üretilen alaşımların XRD analiz sonuçlarında CoFe, CoFe2O4 ve Fe3O4 fazlarına ait pikler tespit edilirken, toz metalurji ile üretilen alaşımlarda ise CoFe, CoFe2O4, Fe3O4, FeO ve C fazlarına ait pikler belirlenmiştir. Döküm yöntemi ile üretilen alaşımların sertlikleri 264 HV0,05 ile 314 HV0,05 arasında değişirken, toz metalurjisi yöntemi ile üretilen alaşımların sertlik değerleri ise 258 HV0,05 ile 270 HV0,05 aralığındadır. Borür tabaka kalınlığı döküm yöntemi ile üretilen alaşımlarda 22 µm ile 30 µm arasında, toz metalurjisi ile üretilen alaşımlarda ise 23 µm ile 34 µm arasında değişmektedir. Döküm yöntemi ile üretilenlen alaşımların XRD analizlerinde FeB, Fe2B, CoB ve Co2B fazlarına ait pikler gözlemlenmiştir. Toz metalurji yöntemi ile üretilen alaşımların XRD analiz sonuçlarında ise FeB, Fe2B ve CoB fazlarına ait pikler tespit edilmiştir. Bor kaplama işlem sonrasında numunelerin yüzey sertliklerinin belirgin bir şekilde arttığı gözlemlenmiştir. Döküm yöntemi ile üretilerek bor kaplanan alaşımların yüzey sertlikleri 1918 HV0,05 ile 2020 HV0,05 aralığında iken toz metalurji ile üretilerek borlanan alaşımlardaki yüzey sertliklerinin ise 2042 HV0,05 ile 2124 HV0,05 arasında değiştiği tespit edilmiştir.

Abstract:
In this study, Fe/Co alloys were produced by adding nanoparticle structured graphene at different rates using two different production methods. The boron coatability of the obtained alloys and the effect of particle reinforcement on the coating layer thickness were investigated. Nano-sized (3nm) graphene was preferred as the reinforcement element in the study. The reinforcement rate is considered as a variable state. Samples were produced using both the casting method and the powder metallurgy method in the production of unreinforced, 2% and 4% graphene reinforced alloys. The produced alloys were coated with boron using the box boronizing method at 800 ˚C for 2 hours. Characterization of the samples produced in the study was carried out by scanning electron microscope (SEM), energy dispersive X-ray (EDS), X-ray diffractometer (XRD) and Vickers microhardness methods.
While peaks belonging to CoFe, CoFe2O4 and Fe3O4 phases were detected in the XRD analysis results of the alloys produced by the casting method, peaks belonging to the CoFe, CoFe2O4, Fe3O4, FeO and C phases were determined in the alloys produced by powder metallurgy. While the hardness of the alloys produced by the casting method varies between 264 HV0,05 and 314 HV0,05, the hardness values of the alloys produced by the powder metallurgy method are between 258 HV0,05 and 270 HV0,05. Boride layer thickness varies between 22 µm and 30 µm in alloys produced by casting method, and between 23 µm and 34 µm in alloys produced by powder metallurgy. Peaks belonging to FeB, Fe2B, CoB and Co2B phases were observed in the XRD analyzes of the alloys produced by the casting method. In the XRD analysis results of the alloys produced by the powder metallurgy method, peaks belonging to the FeB, Fe2B and CoB phases were detected. It was observed that the surface hardness of the samples increased significantly after the boron coating process. It has been determined that the surface hardness of alloys produced by casting and boron coated is between 1918 HV0,05 and 2020 HV0,05, while the surface hardness of alloys produced by powder metallurgy and boronized varies between 2042 HV0,05 and 2124 HV0,05.