Development and production of ductile tizrnbhfta refractory high entropy alloy system for extreme environments
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, METALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2022
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: LÜTFİ KORAY İROÇ
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Eda Aydoğan Güngör
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Yüksek entropi alaşımları (YEA), 2000'li yılların başında keşfedilmiş, popüler bir konu ve malzeme sınıfıdır. Tanım olarak, 5-13 elementin %5-35 atomik oranlı kombinasyonu ile meydana gelir ve tek veya çift fazdan oluşur. Bu alaşımları farklı kılan yapısal, mekanik, aşındırıcı ve termal anlamda alışılagelmişin dışında özellikler sergilemesidir. Ayrıca bu alan, sonsuz kompozisyon oluşturma fırsatı verir. Bu özellikler ve avantajlar çeşitli uygulama alanlarında kullanımına olanak sağlar. YEA'ların popüler olan alt gruplarından biri, Refrakter yüksek entropi alaşımlarıdır (RYEA). Yüksek termal kararlılıkları ve yüksek sıcaklıktaki mekanik özellikleri nedeniyle yüksek sıcaklık uygulamaları için geleceğin malzemeleri olarak kabul edilirler. Bu çalışma, yapısal ve mekanik özelliklerin geliştirilmesine ve RYEA'ların yüksek sıcaklık ve radyasyon altındaki özelliklerinin anlaşılmasına odaklanmıştır. CALPHAD modellemesi ve termofiziksel parametre optimizasyonu kullanılarak oksijen katkılı ve katkısız olmak üzere iki alaşım tasarlanmıştır. Bu alaşımlar, vakumlu ark eritme ile üretilip X-ışını kırınımı (XRD), taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve geçirimli elektron mikroskobu (TEM) ile yapısal karakterizasyonu yapılmıştır. Alaşım tasarımında amaçlandığı gibi her iki alaşımın da herhangi bir düzenli faz olmaksızın BCC yapılı tek bir katı çözeltiden oluştuğu görülmüştür. Ayrıca mikro sertlik testleri sonucu oksijen katkılı ve katkısız alaşımların sırasıyla 440HV ve 321HV sertlik değerleri sergiledikleri ve sünek bir davranış gösterdikleri gözlemlenmiştir. Oksijen katkılı alaşımın yüksek sıcaklık davranışı, diferansiyel taramalı kalorimetri (DSC) ve yüksek sıcaklık XRD analizleri ile araştırılmıştır. Sonuçlar, oksijen katkılı RYEA'nın 1000 °C'nin üzerinde herhangi bir metalik oksit içermeyen tek bir BCC yapısı içerdiğini ortaya koymuştur. Ayrıca oksijen katkısı, simülasyonlarla ilişkilendirilirken katkısız alaşıma kıyasla yapısal veya morfolojik farklılık yaratmamaktadır. Sonuç olarak, oda sıcaklığı yapısı ve oksijen katkılı mekanik iyileştirmeler göz önüne alındığında, yüksek sıcaklık analizlerinin sonuçları, oksijen katkılı RYEA'ların yüksek sıcaklık uygulamalarını teşvik etmektedir. Son olarak, oksijen katkılı RYEA'nn radyasyona karşı direncini araştırmak amacıyla 3 doz (3, 10 ve 30 dpa) ve 2 sıcaklıkta (oda sıcaklığı ve 450 °C) alaşıma radyasyon uygulanmış ve sonuçlar geçirimli elektron mikroskobu (TEM) ve nano sertlik ölçümleriyle incelenmiştir. Yapısal, mekanik ve dislokasyon analizleri sonucu 6 durumda faz değişimi, yapısal değişim, boşluk oluşumu görülmemiş ve düşük sertlik artışı eğilimi görülmüştür. Bu sonuçlar doğrultusunda oksijen katkılı RYEA'ların yüksek radyasyon dayancı onu gelecekteki nüklear uygulamalarda kullanılması için iyi bir aday haline getirmiştir.