Toz metalurjisi yöntemi ile niobyum alüminid oluşumunun incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, elementel tozlardan hareketle niobyum aluminid oluşumu incelenmiştir. Bu maksatla ağ.%99,5 saflıkta 325 mesh altı aluminyum tozu ve % 99,5 saflıkta 325 mesh altı niobyum tozu başlangıç malzemesi olarak kullanılmıştır. Al-Nb ikili denge diyagramına göre, Al3Nb intermetaliği hedeflenerek %47Al-%53Nb bileşimine sahip toz karışımları hazırlanmıştır. Bu karışımlar 800-850-900-950 ve 1000oC'lerde 2 saat süre ile sinterlenmiştir.İlk incelemeler, sinterlenmiş numunelerin mikroyapısının niobyum alüminid ve metalik alüminyumdan ibaret olduğunu göstermiştir. Metalik alüminyumu niobyumla reaksiyona sokarak harcamak için, %53'ten daha fazla niobyum gereklidir. Bunun için, ağ. %40Al-%60Nb ve %35Al-%65Nb içeren yeni karışımlar hazırlanmış ve 800-850-900-950 ve 1000oC'de 2,5 saat süreyle sinterlenmiştir. Sinterlenmiş numuneler mikroskopik inceleme ve sertlik ölçümü yapmak için metalografik olarak hazırlanmıştır. Optik mikroskobik ve taramalı elektron mikroskobik (SEM) incelemeler bu numuneler üzerinde gerçekleştirilmiştir. Bu numuneler üzerinde ayrıca Vickers mikrosertlik ölçümleri ve x-ışınları difraksiyonu (XRD) incelemeleri de yapılmıştır.Sonuçlar göstermiştir ki, numunelerin mikroyapısı niobyum alüminid ve metalik alüminyumdan ibarettir. Fakat kısa sürelerde sinterlenmiş numunelerde mikroyapıda az miktarda metalik niobyum da vardır. Alüminid fazı küresel bir yapıya sahiptir. Sinterleme sıcaklığı arttıkça, alüminid fazı kabalaşır ve şekli dikdörtgen gibi bir geometrik forma dönüşmektedir. Yüksek sıcaklıklarda sinterlenmiş numunelerde, alüminid bölgeleri daha geniş alanlar kapsar. Alüminyum içeriği ağ. %47'den 35'e düşünce, yapıdaki alüminyum miktarı azalmış fakat kaybolmamıştır. XRD sonuçları da yapının iki bileşene sahip olduğunu teyit etmiştir; niobyum tri aluminid ve metalik alüminyum.

In this work, by using elemental powders, the formation of niobium aluminides was investigated. For his reason, 99.5 wt % pure Al powder with under 325 mesh and 99.5 wt % pure Nb powder with under 325 mesh were used as starting materials. According to Al-Nb binary diagram, for producing NbAl3 niobium tri aluminide, powder mixture containing 47 wt % of Al and 53wt% of Nb were prepared and then were sintered at 800-850-900-950 and 1000oC for 2 and 2.5 hours.Preliminary investigations showed that the microstructure of sintered samples consists of niobium aluminide and metallic aluminum. For spending the metallic aluminum by reacting to niobium, it is required more niobium than 53 wt %. For this, new mixtures with 40wt %Al-60 wt % Nb and 35 wt% Al-65 wt % Nb were prepared and sintered at 800-850-900-950 and 1000oC for 2.5 hours. Sintered samples were prepared metallographicly for microscopic examination and hardness measurements. Optic microscopic and scanning electron microscopic studies were conducted on these samples. In addition, vickers microhardness measurements and XRD studies were also done on these samples.The results showed that, the microstructure of samples consists of niobium aluminide and metallic aluminum. But there is a little amount of metallic niobium in microstructure in the samples at sintered for short times. Aluminide phase has a globular form. As the sintering temperature increases, the aluminide phase is coarsened and its shape changes to geometrical form like rectangular. In samples sintered at elevated temperatures, aluminide regions cover larger areas. As aluminum content decreased from 47 wt % to 35 wt %, metallic aluminum in the structure was decreased, but not displayed. XRD studies also confirmed that the structure has two components; niobium tri aluminide and metallic aluminum.