SiC takviyeli CoCrFeNi yüksek entropili kompozitin üretilmesi ve aşınma özelliklerinin incelenmesi
Production of SiC reinforced CoCrFeNi high entropy composite and investigation of wear characteristics
Yazar: BURCU ALTUNAY KARABAŞ
Danışman: DOÇ. DR. HAKAN GAŞAN
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nanobilim ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Yüksek entropi alaşımları yeni keşfedilen metal alaşımları sınıfından olup yüksek mukavemet, yüksek sertlik, iyi korozyon direnci gibi mekanik özellikleri nedeniyle birçok araştırmacının dikkatini çekmektedir. Çalışmada metal matris olarak yüksek entropili alaşım kullanılmış, ilave edilen pekiştirici ile aşınma direncinin iyileştirilmesi ve böylelikle yüksek aşınma direncine sahip yüksek entropili kompozit malzemenin üretilmesi hedeflenmiştir. 

Bu çalışmada Kobalt (Co), Krom (Cr), Demir(Fe), Nikel (Ni) elementleri eşmolar oranlarda mekanik alaşımlama cihazında alaşımlandırılmıştır. Yüzey merkezli kübik (YMK) yapıya sahip yüksek entropili alaşıma ağırlıkça %1, %3, %5 oranlarında nanoboyutta Silisyum Karbür (SiC) takviye bileşeni ilave edilerek mekanik alaşımlama cihazında homojen karışımları sağlanmıştır. Hazırlanan toz karışımları spark plazma sinterleme cihazı (SPS) ile sinterlenmiş ve sinterlenen numunelere karakterizasyon çalışmaları taramalı elektron mikroskobu (SEM), X-ışınları difraksiyon cihazı (XRD), optik mikroskop, aşınma ve sertlik cihazları kullanılarak yapılmıştır. 

Ağırlıkça %1, %3 ve %5 oranlarında nanoboyutta SiC takviye bileşeni ilavesi yapılan CoCrFeNi yüksek entropili metal matrisin ağırlıkça %1 ve %3 SiC takviye fazı ilaveleri ile aşınma direncinde metal matrise kıyasla önemli ölçüde değişiklik olmayarak aşınma direncini olumlu yönde etkilemediği, %5 SiC takviye fazı ilavesi ile aşınma direncinde metal matrise oranla artış olduğu tespit edilmiştir. Üretilen CoCrFeNi yüksek entropili matrisin sertlik değerlerine oranla ağırlıkça %1, %3 ve %5 oranlarında SiC takviye fazı ilavesi ile üretilen kompozit malzemelerin sertlik değerlerinin daha yüksek değerlere sahip olduğu sonucuna varılmıştır.

Anahtar Kelimeler: Yüksek Entropili Alaşım, Kompozit Malzemeler, Mekanik Alaşımlama, Spark Plazma Sinterleme, CoCrFeNi-SiC

Abstract:
High entropy alloys are a newly discovered class of metal alloys and attract many researchers due to their mechanical properties such as high strength, high hardness and good corrosion resistance. In this study, high entropy alloy was used as metal matrix and it was aimed to improve wear resistance with added reinforcement and in this way to produce high entropy composite material with high wear resistance.

In this study, Cobalt (Co), Chromium (Cr), Iron (Fe), Nickel (Ni) elements were alloyed in the mechanical alloying at equimolar ratios. The high entropy alloy which face centered cubic (FCC) structure was obtained by adding 1%, 3%, 5% by weight of nanostructured Silicon Carbide (SiC) reinforce to the homogeneous mixture in the mechanical alloying. The prepared powder mixtures were sintered by spark plasma sintering (SPS). The sintered samples were characterized samples by scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), optical microscope, wear and microhardness devices. 

The CoCrFeNi that high entropy metal matrix reinforced with 1%, 3% and 5% (%w.) of nanostructured SiC component, has been found that the wear resistance with 1% and 3% by weight of SiC reinforcing phase is not significantly changed compared to metal matrices, the wear resistance of samples were not positively effected, and the wear resistance was increased in the metal matrix by addition of 5% SiC reinforcing phase. It has been concluded that the hardness values of composite materials produced by the addition of SiC reinforcing phase at 1%, 3% and 5% by weight compared to the hardness values of the produced CoCrFeNi high entropy matrix have higher values.

Keywords: High Entropy Alloy, Composite Material, Mechanical Alloying, Spark Plasma Sintering, CoCrFeNi-SiC