Fe-Al intermetalik malzemenin basınç destekli hacim yanma sentezi ile üretimi ve özelliklerinin iyileştirilmesi

Abstract

Anahtar kelimeler: ?ntermetalik Malzemeler, Demir Alüminid, FeAl, FeA-B, YanmaSentezi, SertlikFe-Al sisteminde FeAl ve Fe3Al gibi intermetalik bilesikler yüksek ergimenoktası, yüksek mukavemet, demir esaslı malzemelere göre düsük yoğunluk,nispeten düsük malzeme maliyeti, mükemmel oksidasyon direnci, yüksek sertlikve ticari metalik malzemelerden farklı olarak yüksek elektriksel direnç gibiözellikleri ile yüksek sıcaklıkta kullanılabilecek yapısal malzemeler olarak umutvaat etmektedir. Yanma sentezi, inorganik bilesikleri ve çesitli özel uygulamamalzemelerini elde etmek için maddenin kimyasal enerji reaksiyonlarındanmaksimum faydalanma prensibine dayanan bir tekniktir. Bu sentezlemeyaklasımı, sağladığı boyutsal hassasiyet sayesinde intermetalik, seramik, kompozitve fonksiyonel kademeli malzemelerin üretimine imkan tanımaktadır.Bu çalısmada, Fe-Al toz karısımı 1050°C'de, 150 MPa basınç altında, 60 dak.tutularak FeAl intermetalik malzeme basınç destekli hacim yanma senteziyöntemiyle üretilmistir. Alasım elementi olarak ağırlıkça %1, 4, 7 ve 10oranında bor ilave edilmis olup, bor kaynağı olarak yurt içi piyasadankolaylıkla temin edilen ve oldukça ucuz olan ferro bor kullanılmıstır. Farklıoranlardaki bor içeriğinin FeAl malzeme üzerindeki etkisi arastırılmıstır.Yanma sentezi, kullanılan toz bilesiminin açığa çıkardığı ekzotermik ısıdanfaydalanarak malzeme üretimi prensibine dayandığı için FeAl üretimindekullanılan toz bilesiminin DSC analizleri ile ekzotermik sıcaklıklarıbelirlenmistir. Metalografik incelemelerde, belirlenen üretim sartlarında %99.45nispi yoğunluğa sahip, porozite içeriği oldukça düsük ve faz dönüsümütamamlanmıs tek fazlı FeAl intermetalik malzeme üretilmistir. Üretilen FeAlintermetalik bilesiğin SEM incelemelerinde tek fazlı homojen bir yapınınolduğu, FeAl'a ilave edilen ferro-bor ile çok fazlı yapı olustuğu tespitedilmistir. XRD paternlerinde FeAl'e ilave edilen ağırlıkça %4 ve 7 oranındaborun Fe2B, %10 oranında borun ise Fe2B ve AlFe2B2 fazını olusturduğugörülmüstür. FeAl intermetalik malzemenin sertlik değeri 607.8 HV0.05 olarakölçülmüstür. Bor oranının artısıyla birlikte sertlikte artıs meydana gelmis veağ.%10B içeren malzemenin sertliği 1437.7 HV0.05 olarak tespit edilmistir.

Key Words: Intermetallic Compounds, Iron Aluminides, FeAl, FeAl-B,Combustion SynthesisAluminides have been the subject of scientific interest for more than 20 yearsbecause of their attractive physical and mechanical properties. Iron aluminidesbased on Fe3Al and FeAl are good candidates for use in high temperaturestructure materials due to their low cost, relatively high melting point,comparatively low density and excellent resistance to oxidation and sulfidation.However, their poor ductility and fracture toughness at room temperaturehinder their use as structural materials. These mechanical properties can beimproved most efficiently by adding different transition metals. Combustionsynthesis is an attractive technique for synthesizing a wide variety ofadvanced materials, including powders and near-net-shape products of ceramics,intermetallics, composites and functionally graded materials. In combustionsynthesis, the exothermicity of the redox chemical reaction is used to produceuseful materials. In this new approach the synthesis is obtained through anextremely rapid self-sustainng process driven by the large heat release by thesynthesis reaction.In this study FeAl intermetallic materials was produced by pressure assitedvolume combustion synthesis and effect of adding 1, 4, 7 and 10wt%B onmaterial was investigated. Metallographic studies revealed that optimumproduction conditions result in production of FeAl intermetallic which has arelative density of 99.45% and phase transformation was completed and freeof porosity. SEM studies showed that single and homogeneous FeAl phase isdominant in produced intermetallics and by adding boron the formation ofmultiphase. XRD patterns showed that; 4 wt%B and 7 wt%B which was addedto FeAl leaded to Fe2B phase formation and addition of 10 wt%B leaded toFe2B and AlFe2B2. The hardness value of FeAl intermetallic material wasabout 607.8 HV0.05. It was observed that the higher the amount of boron thehigher hardness values and the materials hardness which containing 10 wt%Bwas about 1437.7 HV0.05.