Yüksek Entropili Bir Alaşımın Çevrimli ve İzotermal Oksidasyon Davranışlarının İncelenmesi

Abstract

Yüksek entropili alaşımlar geleneksel ve süper alaşımların yetersiz kalan bazı özelliklerini karşılayabilecek büyük potansiyele sahip alaşım gruplarıdır. Bu alaşımlarda baskın bir özellikten ziyade fonksiyonel olarak birden fazla özellikte iyileşme sağlandığından daha yaygın kullanılan alaşım üretimlerine olanak sağlamaktadırlar. Çalışmada kullanılacak üretim metotları toz metalürjisi tekniği ile 4 farklı alaşım üretimi yapılmıştır. Üretilen alaşımlar ötektik yapılı Ni2CoCrFeAlSix (x= 0, 0.1, 0.2, 0.3) şeklindedir. Bu bağlamda öncelikle hammaddeler toz halde iken mekanik alaşımlama işlemine tabi tutulmuştur. Hazırlanan tozlar daha sonra hidrolik pres yardımı ile pelet hale getirildikten sonra yüksek sıcaklıkta argon atmosferinde sinterleme işlemine tabi tutulmuştur. Üretimi tamamlanan alaşımların mikroyapı ve faz incelemeleri yapıldıktan sonra izotermal olarak 1000 ⁰C sıcaklıkta hem izotermal hem de çevrimli oksidasyon testleri gerçekleştirilmiştir. Oksidasyon testleri sonrası alaşımda meydana gelen kütlesel değişimlere bağlı olarak alaşımların oksidasyon kinetikleri incelenmiştir. Daha sonra ise oksit morfolojileri, kalınlıkları, oluşan oksit tipleri ve alaşımda meydana gelen değişimler ortaya konmuştur. Elde edilen sonuçlar neticesinde, Ni2CoCrFeAl alaşımı YMK, HMK ve B2 fazlarından meydana gelmiştir. Çevrimli ve izotermal oksidasyon testi sonrası yüzeyde Al2O3, Cr2O3 ve spinel yapılı oksidasyon ürünleri tespit edilmiştir. Yapılan çevrimli oksidasyon testlerinde benzer oksitlenme meyillerinin olduğu görülmüştür. Oksidasyon kinetiği çalışmaların mevcut oksidasyon koşullarında alaşımın lineer olarak büyüyen bir oksitlenme meyili gösterdiği tespit edilmiştir. Bu durum aynı zamanda çevrimler esnasında özellikle soğuma evresinde oksit tabakası ile alaşım arasındaki stresin artması ile kırılarak dökülen bir oksit tabakasının sürekli tekrarı şeklinde devam ettiğini göstermektedir.High entropy alloys are a group of alloys with great potential to satisfy some of the deficiencies of conventional and superalloys. As these alloys provide improvements in more than one functional property rather than one dominant property, they enable the production of more widely used alloys. The production methods used in the study were 4 different alloys produced by powder metallurgy. The alloys produced are eutectic Ni2CoCrFeAlSix (x= 0, 0.1, 0.2, 0.3). The raw materials were first subjected to a mechanical alloying process in powder form. The prepared powders were then pelletised using a hydraulic press and subjected to high temperature sintering in an argon atmosphere. After microstructural and phase studies of the finished alloys, both isothermal and cyclic oxidation tests were carried out at 1000 ⁰C. Following the oxidation tests, the oxidation kinetics of the alloys were investigated as a function of the mass changes occurring in the alloy. The oxide morphologies, thicknesses, oxide types and changes in the alloy were then revealed. From the results obtained, the Ni2CoCrFeAl alloy is composed of YMK, HMK and B2 phases. After cyclic and isothermal oxidation tests, Al2O3, Cr2O3 and spinel-structured oxidation products were detected on the surface. Similar oxidation trends were observed in the cyclic oxidation tests. Oxidation kinetics studies have shown that the alloy has a linearly increasing tendency to oxidise under the oxidation conditions present. This situation also shows that during the cycles, especially in the cooling phase, the stress between the oxide layer and the alloy increases and continues as a continuous repetition of a broken and cast oxide layer.