FeNiMnCrCoTi0,1 yüksek entropili alaşımının mekanik ve fiziksel özelliklerine B ve Mo ilavesinin etkilerinin incelenmesi
Investigating the effects of B and Mo additions on the mechanical and physical properties of FeNiMnCrCoTi0,1 high entropy alloy
Yazar: MAHMUD CEMALEDDİN YALÇIN
Danışman: PROF. DR. ŞÜKRÜ TALAŞ
Afyon Kocatepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Yüksek entropi alaşımlar (YEA), yüksek mukavemet, sertlik, aşınma direnci, korozyon direnci ve yüksek sıcaklıklarda çalışma yeteneği gibi özelliklere sahip olmaları nedeniyle savunma, havacılık ve uzay endüstrilerinde kullanım potansiyeline sahip alaşımlardır. Bu nedenle, bu çalışmada, koruyucu gaz atmosferi altında ark ergitme tekniği ile ters vakum sistemi kullanılarak FeNiMnCrCoTi0,1BX (mol oranındaki x değerleri, x= 0-1) ve FeNiMnCrCoTi0,1MoX (mol oranındaki x değerleri, x= 0-0,5) yüksek entropi alaşımları üretildi. Bu çalışmada B ve Mo ilavesinin mikroyapıda oluşturduğu değişiklikler taramalı elektron mikroskopu (SEM) ile incelendi ve enerji dağılımlı X-ışını spektroskopisi (EDX) ile analiz edilerek yarı kantitatif değerler ile stokiyometrik olarak değerlendirildi. B ilavesi arttıkça mikroyapıda iğnemsi yapıların sayısının azaldığı yalnız boyutlarının büyüdüğü gözlemlenmiştir. Mo ilavesinde ise B ilavesine göre mikroyapıda dendritik bir yapı görülmektedir. Üretilen YEA'ların kristal yapıları X-ışını kırınımı (XRD) analizi ile belirlendi. Bu analizle birlikte hem B katkılı çalışmada hem de Mo katkılı çalışmada yüzey merkezli kübik (YMK) kristal yapının mevcut olduğu gözlemlendi. Üretilen YEA'ların B ve Mo ilavesiyle değişen mekanik özelliklerini belirlemek için mikrosertlik ve basma testleri yapıldı. Hem FeNiMnCrCoTi0,1BX yüksek entropili alaşımlarının hem de FeNiMnCrCoTi0,1MoX yüksek entropili alaşımlarının sertliklerinin katkı miktarları arttıkça arttığı gözlemlenmiştir. Elde edilen en yüksek mikrosertlik, FeNiMnCrCoTi0,1B alaşımında 593,8 HV ve FeNiMnCrCoTi0,1Mo0,3 260,8 HV olarak belirlenmiştir. Basma testinde de her iki çalışmada da katkı miktarı arttıkça akmak gerilmesi artmıştır. En yüksek akma gerilmesi FeNiMnCrCoTi0,1B alaşımında 1329 MPa ve FeNiMnCrCoTi0,1Mo0,5 467 MPa olarak belirlenmiştir. Üretilen YEA'ların B ve Mo ilavesiyle değişen manyetik özelliklerinin tespiti, Titreşen Örnek Magnetometresi (VSM) cihazıyla gerçekleştirilmiştir. Son olarak elektriksel özelliklerinin tespiti için LCR metre kullanılarak alaşımların dirençleri ölçülmüş, öz direnç ve iletkenlikleri hesaplanmıştır.

Abstract:
High entropy alloys (HEAs) are alloys with potential use in defense, aerospace, and space industries due to their properties such as high strength, hardness, wear resistance, corrosion resistance, and the ability to operate at high temperatures. Therefore, in this study, FeNiMnCrCoTi0,1BX (where x values in molar ratios are x = 0-1) and FeNiMnCrCoTi0,1MoX (where x values in molar ratios are x = 0-0,5) high entropy alloys were produced using the arc melting technique under a protective gas atmosphere with an inverted vacuum system. The changes in the microstructure due to the addition of B and Mo in this study were examined using a scanning electron microscope (SEM) and analyzed with energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) to evaluate semi-quantitative values and nominal values. It was observed that as the addition of B increased, the needle-like structures in the microstructure decreased, but their sizes grew. In the case of Mo addition, a dendritic structure was observed in the microstructure compared to B addition. The crystal structures of the produced HEAs were determined by X-ray diffraction (XRD) analysis. This analysis showed that a face-centered cubic (FCC) crystal structure was present in both the B-doped and Mo-doped studies. Microhardness and compression tests were conducted to determine the mechanical properties of the produced HEAs, which change with the addition of B and Mo. It was observed that the hardness of both the FeNiMnCrCoTi0,1BX high entropy alloys and the FeNiMnCrCoTi0,1MoX high entropy alloys increased as the amount of additive increased. The highest microhardness obtained was determined to be 593,8 HV in the FeNiMnCrCoTi0,1B alloy and 260,8 HV in the FeNiMnCrCoTi0,1Mo0,3 alloy. In the compression test, the yield strength increased as the amount of additive increased in both studies. The highest yield strength was determined to be 1329 MPa in the FeNiMnCrCoTi0,1B alloy and 467 MPa in the FeNiMnCrCoTi0,1Mo0,5 alloy. The changing magnetic properties of the produced HEAs with the addition of B and Mo were determined using a Vibrating Sample Magnetometer (VSM) device. Finally, to determine the electrical properties, the resistances of the alloys were measured using an LCR meter, and their specific resistance and conductivities were calculated.