Elektrik akımı destekli sinterleme yöntemi ile inconel 718 süperalaşımının üretimi ve karakterizasyonu

Abstract

Anahtar kelimeler: Süperalaşımlar, Inconel 718, Elektrik Akımı Destekli Sinterleme, Elektrokimyasal Korozyon, Sıcak Korozyon Inconel 718, hacim merkezli tetragonal -Ni3Nb ve düzenli yüzey merkezli kübik -Ni3(Al,Ti) çökeltileri ile mukavemetlendirilen, yüksek sıcaklıklarda mükemmel oksidasyon, aşınma ve sürünme direnci sergileyen, nispeten düşük maliyetlerle elde edilebilirliği olan, -253C ile 650C sıcaklık aralığında mükemmel mekanik özelliklere sahip Nb katkılı Ni-Fe-Cr esaslı süperalaşımdır. Bu malzemeler yüksek sıcaklığın ve korozyon dayanımının ön plana çıktığı uzay, uçak ve petrokimya endüstrisinde yaygın olarak kullanım alanı bulmaktadır. Bu bileşiklerin eldesinde kullanılan üretim teknikleri, malzemelerin mekanik özelliklerini dolayısıyla servis şartlarındaki kullanım kalitesi ve kullanım ömrünü etkilemektedir. Son yıllarda yapılan çalışmalar özellikle korozyon dayanımına sahip yapısal malzemeler olarak kullanılan süperalaşım gruplarının daha homojen, daha ince tane boyutu ve üniform faz dağılımının elde edildiği yöntemler üzerine yoğunlaşmaktadır. Bu gereksinimleri karşılayacak yöntemlerden birinin de geleneksel toz metalurjisine alternatif bir yaklaşım olan elektrik akımı destekli sinterleme yöntemi olabileceği düşünülmektedir. Bu çalışmada elementel tozlardan hazırlanan ve ticari olarak temin edilen In718 toz karışımları, geleneksel TM (1300C/4h) ve ECAS (1700-2300A/10dak) yöntemleriyle üretilmiş, ikili yaşlandırma adımından oluşan ısıl işlemleri gerçekleştirilmiştir. Numunelerin karakterizasyon çalışmaları kapsamında Archimed prensibiyle yoğunlukları, taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile mikroyapıları, xışın paternleri ve kantitatif noktasal EDS analizleri ile faz yapıları tespit edilmiş ve mikrosertlik testleri yardımıyla ısıl işlem öncesi ve sonrası sertlik değişimleri incelenmiş ayrıca korozyon özellikleri; elektro-kimyasal korozyon ve sıcak korozyon çalışmaları ile tespit edilmiştir. Karakterizasyon çalışmaları neticesinde en iyi sonuçlar, Elementel toz karışımı kullanılarak ECAS yöntemi ile üretilen numunede elde edilmiştir. Isıl işlem sonrası hedeflenen çökelti ve  fazları elde edilmiş, 344.7 HV0.5 sertlik değerine ve %98.96 nispi yoğunluğa ulaşılmıştır. 650-850°C sıcaklık aralığında ve NaSO4+%60V2O5 ortamında yapılan izotermal sıcak korozyon çalışmaları sonucunda yüksek korozyon direnci sergileyerek yüzey bütünlüğünü korumuştur. %3.5 NaCl ve %10 NaNO3 çözeltileri içerisinde elektrokimyasal korozyon testleri gerçekleştirilen numunenin korozyon hızı sırasıyla 45.59 mpy ve 10.56 mpy olarak belirlenmiştir. SYNTHESIS OF SUPERALLOYS BY ELECTRIC CURRENT ACTIVATED SINTERING

Keywords: Superalloys, Inconel 718, Electric Current Activated Sintering, Corrosion Inconel 718 strengthened with body centered tetragonal -Ni3Nb and regular face centered cubic -Ni3(Al,Ti) precipitates is a Nb-doped Ni-Fe-Cr based alloy, showing excellent oxidation, abrasion and friction resistance at elevated temperatures, having relatively low cost producibility and excellent mechanical properties in the interval of -253 °C and 650 °C. The alloy is widely used in gas turbine and combustion chambers of commercial and military aircraft engines, steam turbines of power plants, casting molds of metal production processes, heat treatment equipment, chemical and petrochemical industries. Production techniques used to obtain materials affect its mechanical properties, quality under service conditions and lifetime. To meet the present requirements of high fatique strength and lightweight combination, a great demand exists for new processing methods for alloy 718. Electric Current Activated Sintering (ECAS) is a new class of consolidation methods in which mechanical pressure is combined with electric and thermal fields to enhance interparticle bonding and densification. In the present study, Inconel 718 superalloys were produced by electric current activated sintering (1700-2300A/10dak) and tradional powder metallurgy (1300C/4h) techniques using commercial powders and mixture powders prepared from elemental powders. Then, the sample was exposed to double aging heat treatment in order to improve the properties of the Inconel 718 super alloy such as strength, hardness and its high temperature properties. The samples properties were also investigated using various techniques including scanning electron microscopy (SEM-EDS) and X-ray diffraction (XRD). In order to determine hardness and density of the test materials, a Vickers indenter and Archimedes' technique were utilized. In addition to these, corrosion properties of materials were determined by hot and electrochemical corrosion tests. The results showed that best of the sample was elemental ECAS sample detected.