Ultra yüksek sıcaklık uygulamalarına yönelik yüksek entropili alaşım ilaveli sermik esaslı kompozit malzemelerin geliştirilmesi
Development of high entropy alloy additional ceramic based composite materials for ultra high temperature applications
Yazar: MÜSLÜM KOÇ
Danışman: DOÇ. DR. ERHAN AYAS
Eskişehir Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Metal alaşımlar = Metal alloys ; Yüksek sıcaklık malzemeleri = High temperature materials

Özet:
2000 ℃ üzerindeki servis sıcaklıklarında çalışması hedeflenerek geliştirilen ultra yüksek sıcaklık seramikleri (UHTC) yüksek sıcaklık oksidasyon dayanımlarının ve mekanik özelliklerinin geliştirilmesi amacıyla farklı üretim yöntemleri ve katkılar denenerek üretilmektedir. 
Bu tez çalışmasında 3 farklı RYEA zirkonyumdiborür (ZrB2) matris içerisine ZrB2'nin oksidasyonuna en fazla katkı yapan Silisyum karbür (SiC) ile birlikte farklı oranlarda refrakter yüksek entropili alaşımlar (RYEA) katılarak oksidasyon direncine ve mekanik özelliklerine etkisi incelenmiştir. VNbMoTaW, TiNbMoTaW ve CrNbMoTaW alaşımlarının kompozit katkısı olarak kullanımına karar verilmiştir. Alaşımlar mekanik alaşımlama yöntemi ile üretilmiştir. Üretilen alaşımlar yapılan XRD analizleri sonucunda empirik hesaplarla ve literatür bilgileri ile uyumlu olarak HMK yapıda olduğu tespit edilmiştir. ZrB2 içerisine, sabit bir oranda SiC ile birlikte farklı oranlarda RYEA katılarak SPS yöntemi ile üretilen kompozitlerin mekanik özellikleri incelenmiş ve elde edilen mekanik özelliklerin literatürde verilen mekanik test sonuçları aralığında olduğu tespit edilmiştir. Kompozitlerin oksidasyon özellikleri incelendiğinde, yüzeyde oluşan SiO2 fazı içerisinde çok küçük oranlarda metalik elementler EDS yöntemi ile tespit edilmiştir. Kompozitlerin göreceli olarak daha iç taraflarında ise bozunma olmaksızın refrakter yüksek entopili alaşım tanelerinin olduğu gözlenmiştir. TG analizlerinde artan refrakter yüksek entropili alaşım ile birlikte ZrB2 ve SiC kompozitlerine göre oksidasyon kinetiğinde değişim meydana geldiği ve ağırlık kazanım hızının azaldığı tespit edilmiştir.

Abstract:
Ultra high temperature ceramics (UHTC), developed with the aim of operating at service temperatures above 2000 ℃, are produced by trying different production methods and additives in order to improve their high temperature oxidation resistance and mechanical properties.
In this thesis, the effect of 3 different RYEA zirconium diboride (ZrB2) on the oxidation resistance and mechanical properties of the matrix was investigated by adding silicon carbide (SiC), which contributes the most to the oxidation of ZrB2, in different proportions. It was decided to use VNbMoTaW, TiNbMoTaW and CrNbMoTaW alloys as composite additives. Alloys are produced by mechanical alloying method. As a result of XRD analysis, the produced alloys were found to be in HMK structure in accordance with empirical calculations and literature information. The mechanical properties of the composites produced by the SPS method by adding different ratios of RYEA to ZrB2 with a constant ratio of SiC were examined and it was determined that the mechanical properties obtained were within the range of mechanical test results given in the literature. When the oxidation properties of the composites were examined, very small amounts of metallic elements were detected in the SiO2 phase formed on the surface by EDS method. It was observed that refractory high entopy alloy grains without degradation were observed in the relatively inner side of the composites. In the TG analysis, it was determined that with the increasing refractory high entropy alloy, there was a change in oxidation kinetics compared to ZrB2 and SiC composites and the weight gain rate decreased