Yüksek silisyum içeriğinin CoRe esaslı alaşımların oksitlenme davranışına etkisinin araştırılması
Investigation of the effect of high silisium content on the oxidation behavior of CoRe based alloys
Yazar: H. BAHAR BİLGİÇ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ NEŞE ÖZTÜRK KÖRPE
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Malzeme Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Krom alaşımları = Chromium alloys ; Oksitlenme = Oxidation ; Renyum = Rhenium ; Silisyum = Silicon ; İletim elektron mikroskobu = Transmission electron microscope ; İtriyum = Yttrium

Özet:
Gelişen teknoloji ile mevcut malzemelerin kullanım şartlarının belirlenmesi ve hasar (oksitlenme için yüzey tabakası bozunması) analizinin yapılması malzemenin uygun şekilde kullanımı veya malzeme kullanım ömrünün geliştirilebilmesi için malzemenin ortam şartlarına göre özelliklerinin belirlenmesini gerektirmektedir. Kobalt alaşımlarının mukavemetlerinin, sınırlamalarının ve tüm diğer özelliklerinin bilinmesi ve araştırılmasıyla malzemenin doğru yerde kullanımı ve korunması hayati önem taşımaktadır. Bu anlamda yüksek sıcaklıklarda kullanılan alaşımların, kullanıldığı atmosferin aşındırıcı etkilerine karşı dayanıklı olması, tasarım şartlarına bağlı olarak yeterli mukavemete sahip olması ve bunların yanı sıra yüksek sıcaklıklarda metalurjik veya yapısal değişimlere karşı koyabilmek için kararlı olması gereklidir. 
Mevcut çalışmada krom (Cr), renyum (Re), silisyum (Si) ve itriyum (Y) elementlerini içeren kobalt (Co) alaşımı ark ergitme ile üretilmiştir. Üretilen alaşıma (CoRe) 1350 C'de 5 saat ısıl işlem (CoRe2) uygulanmıştır.  CoRe1 ve CoRe2 alaşımlar, 800, 900 ve 1000 °C sıcaklıklarında termogravimetrik analiz (TGA) cihazında 72 saat havada izotermal olarak oksitlenmişlerdir. Bunları takiben alaşımların oksit tabakaları yüzeyden ve kesitten tarayıcı elektron mikroskobu (SEM) ile karakterize edilerek XRD ile fazlar tespit edilmiştir. Oksijen difüzyon kinetiğinin belirlenmesi için difüzyon kat sayıları hesaplanarak Arrhenius diyagramı elde edilmiştir.
Y ilavesine ve yüksek Si içeriğine bağlı olarak Co-Re esaslı alaşımlarında görülen CoCr2O4 spinel gözenekli fazının oluşumu engellenerek oksitleme direncini arttırılmıştır. Bu çalışmanın önemi literatürde oksitlenme davranışı oldukça geniş oranda çalışılmış ancak başarılı sonuçlar elde edilememiş kobalt-renyum alaşımlarına itriyum reaktif elementi ve yüksek Si eklenerek oksitlenme kinetiklerinin ortaya çıkarılarak literatürle karşılaştırılmasıdır.

Abstract:
With the developing technology, determining the conditions of use of existing materials and performing damage (surface layer degradation for oxidation) analysis requires the determination of the properties of the material according to the ambient conditions in order to use the material properly or to improve the life of the material. Knowing and investigating the strengths, limitations and all other properties of cobalt alloys is of great importance for the use and protection of the material in appropriate applications. In this sense, alloys used at high temperatures must be resistant to the corrosive effects of the atmosphere in which they are used, have sufficient strength depending on the design conditions, as well as be stable in order to resist metallurgical or structural changes at high temperatures.
In the present study, cobalt (Co) alloy containing chromium (Cr), rhenium (Re), silicon (Si) and yttrium (Y) elements was produced by arc melting. Heat treatment (CoRe2) was applied to the produced alloy (CoRe) at 1350 oC for 5 hours. CoRe1 and CoRe2 alloys were oxidized isothermally in air for 72 hours in a thermogravimetric analysis (TGA) device at temperatures of 800, 900 and 1000 °C Following these, the oxide layers of the alloys were characterized by scanning electron microscopy (SEM) from the surface and cross-section, and the phases were determined by XRD. In order to determine the oxygen diffusion kinetics, the diffusion coefficients were calculated and the Arrhenius diagram was obtained.
The importance of this study is to reveal and compare the oxidation kinetics of other alloys by adding yttrium reactive element to the cobalt-rhenium alloy at high temperatures, in addition to cobalt-rhenium alloys whose oxidation behavior has been studied extensively in the literature and facilitates the access to evaluation data in terms of usage that the industry needs.