Yanma sentezi yöntemi kullanılarak intermetalik malzeme esaslı kaplama üretimi ve yüzey özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Yüksek sıcaklık uygulamaları için oldukça elverişli olan Ni, Ti ve Fe aluminidler yüksek ergime noktaları, yüksek mukavemet, mükemmel oksidasyon direnci ve düşük yoğunluk özelliklerine sahiptir. Yeterli Al içeren bileşiklerde oksitleyici ortamda, yüzeyde kompakt ve koruyucu alümine (Al2O3) oluşmaktadır. Bu malzemelerin gevrek karakterlerinden dolayı üretimi zordur. Yanma sentezi bazı seramik, kompozit ve intermetalik malzemelerin üretimi için basit ekonmik ve hızlı bir yöntemdir. Yanma sentezi yönteminde iki veya çok bileşenli reaktan toz karışımından ekzotermik reaksiyon sonucu kendi kendini besleyerek ürün elde edilmektedir. Bu sentezleme yöntemi, sağladığı boyutsal hassasiyet sayesinde intermetalik, seramik, kompozit ve fonksiyonel kademeli malzemelerin üretimine imkân sağlamaktadır.Bu çalışmada, NiAl, Ni3Al, TiAl, Ti3Al, FeAl ve TiNi bileşimlerinin, basınç destekli hacim yanma sentezi ve elektrik akımı destekli yanma sentezi yöntemleri ile kaplama tabakaları üretilmiştir. Kaplama tabakalarında kullanılacak toz karışımları, birinci yöntemde 1050 ? C'de 150MPa basınç altında, 60 dakika tutularak, ikinci yöntemde ise 1100-1200A ile 2,9-3,2V şartlarında 15 dakika süreyle elektrik akımı geçirilmesi ile kaplama tabakaları elde edilmiştir. Her iki yöntemler üretilen kaplama tabakalarının faz analizleri optik, taramalı elektron mikroskobu (SEM-EDS) ve x-ışınları difraksiyon (XRD) analizi yardımıyla incelenmiştir. Ayrıca üretilen intermetalik kaplamaların sertlik özelliklerinin belirlenmesi ve kaplama-altlık arayüzeyinin yapışma özelliğini niteliksel olarak belirlemek için Vickers mikrosertlik ölçümleri yapılmıştır.Her iki yöntemle çelik altlık yüzeyinde NixAl, TixAl, FeAl ve TiNi intermetalik kaplama tabakaların elde edildiği tespit edilmiştir. Özellikle basınç destekli hacim yanma sentez yöntemi kullanılarak üretilen kaplama tabakalarındaki faz dönüşümleri genellikle tamamlanmış olmakla birlikte elektrik akımı destekli yanma sentezi ile üretilen kaplama tabakalarında, faz dönüşümü genel olarak aynı düzeyde olmadığı tespit edilmiştir.Anahtar kelimeler: İntermetalik Malzemeler, NiAl, Ni3Al, TiAl, Ti3Al, FeAl, TiNi, Yanma sentezi, Kaplama

NixAl, TixAl and FexAl aluminides are good candidates for use high temperature structure materials due to relatively high melting point low density and excellent resistance to oxidation. This resistance stands from the ability of the aluminides to form highly protective Al2O3 scales and generally increases with increasing aluminum contents. Combustion syntheses are characterized by high-temperatures, fast heating rates and short reaction times. This synthesis is an attractive technique for synthesizing a wide variety of advanced materials, including powders and near-net-shape product of ceramics, intermetallics, composites and functionally graded materials. Combustion synthesis concerned with the ignition of a composed powder mixture in air or inert atmosphere and produce a chemical reaction with a sufficient heat released (exothermic reaction) that it because self sustaining.In this study NixAl, TixAl, FeAl and NiTi intermetallic coating layers have been produced by pressure-assisted volume combustion synthesis and field activated combustion synthesis. The coating layers in fist synthesis have been produced by holding coating powder mixtures at 1050ºC under 150MPa pressure for 60 minutes and coating layers in second synthesis have been produced by holding the powder mixture under electric current in conditions 1200-1300 A with 2,9-3,2 V for 15 minutes. Phase analysis of the intermetallic coating layers produced by these techniques have been investigated by means of SEM-EDS and X-ray diffraction analysis. In addition to these, hardness measurements have been determined. After the phase analysis it has been seen that intermetallic coating layers have been produced by both techniques successfully. In the method of electric current-assisted combustion synthesis, the phase transformation is considered not complete generally. But more successful phase transformations have been obtained in the method of pressure-assisted volume combustion synthesis.KEY WORDS: Intermetallic Materials, NiAl, Ni3Al, TiAl, Ti3Al, FeAl, TiNi, Combustion Synthesis, Coating.