Demir aluminatların borlanması ve aşınma özelliklerinin belirlenmesi

Abstract

ivDemir Aluminatların Borlanması ve Aşınma Özelliklerinin Belirlenmesibrahim ÇEL KYÜREKÖZETBu çalışmada metalik malzemelerin nispeten yeni bir sınıfını oluşturan metaller arasıbileşiklerden Fe-Al esaslı alaşımlara sıvı borlama işlemi uygulayarak yüzeyde aşınmaya karşıdirençli bir tabaka oluşturmak hedeflenmiştir. Borlama sırasında işlem şartlarının tabakakalınlığına, sertliğine, morfolojisine, oluşan fazlara ve abrasif ve adhesif aşınma direncineetkileri araştırılmıştır.Borlanmış numunelerin karakterizasyonunda optik mikroskop, görüntü analizörü,SEM-EDS, RF GDS, mikro sertlik ölçümü ve XRD kullanılmıştır.Önce çok bilinen Fe3Al esaslı Fe72Al28 alaşımı 900, 950, 1000 ve 1050oC sıcaklıklarda3, 6, 9 ve 12 saat süreyle borlanmış ve borlama kinetiği çıkartılmıştır. Borür tabakasındayapılan SEM-EDS analizleri borlamanın matrise doğru Al göçüyle birlikte gerçekleştiğinigöstermiştir. Al içeriğinin borlama kinetiğine etkisini belirlemek için saf demirden atomca%40'a kadar Al içerikli alaşımlar hazırlanarak aynı şartlarda borlanmıştır. Al içeriğininborlama kinetiğine, oluşan fazlara, borür tabakası kalınlık, sertlik ve morfolojisine etkisibelirlenmiştir. Tüm bileşimlerde işlem süresi ve sıcaklığı arttıkça borür tabakası kalınlığınınve sertliğinin arttığı bulunmuştur. Tüm işlem şartları için ise alaşımdaki Al miktarınınartmasıyla borür tabaka kalınlığının azaldığı ve sertliğinin arttığı görülmüştür. Alaşımdaki Almiktarının artmasının borür tabakası morfolojisini düzleştirdiği ve FeB fazı oluşumu eğiliminiartırdığı tespit edilmiştir. Aktivasyon enerjisi değerinin de artan Al miktarı ile büyük miktardayükseldiği görülmüştür.Aşınma testleri abrasif ve adhesif olmak üzere iki tip olarak sadece borlanmış Fe72Al28alaşımına uygulanmıştır. Aşınmaya en dirençli borür tabakasının hangi şartlarda oluştuğuaraştırılmış ve en yüksek abrasif ve adhesif aşınma direnci 1000oC'de 6 saat borlanannumunede sağlanmıştır.

vThe Boriding and Determination of Wear Behaviors of Iron Aluminidesbrahim ÇEL KYÜREKSUMMARYIn this study, it is aimed to optain a wear resistant layer on the surface of Fe-Alalloys by liquid boriding process. The effect of process parameters on the boride thickness,hardness, morphology, types of phases and abrasive and adhesive wear resistance wasinvestigated.Optical microscopy, image analyzer, SEM-EDS, RF-GDS, microhardnessmeasurements and XRD were used for the characterization of borided samples.The well known Fe3Al based Fe72Al28 alloy was firstly borided at temperatures 900,950, 1000 and 1050oC for duration of 3, 6, 9, and 12h and boriding kinetics was determined.SEM-EDS analyses of borided samples of this alloy were revealed that boriding occurs withthe Al migration to the matrix phase. The alloys from pure iron to 40 at.%Al with differentAl contents were prepared and borided at the same conditions to determine the effect of Alon the boriding kinetics. It is observed that the thickness and hardness of boride layersincrease with increasing temperature and time for all alloys. It is also observed that thethickness of boride layers decrease and the hardness increase with increasing Al content. Itis determined that the increase in Al content smoothes the morphology of boride layers andpromotes the formation of FeB phase. The activation energy is also increased with theincreasing Al content.The abrasive and adhesive wear tests were performed using Fe72Al28 alloy to findthe experimental conditions producing the most wear resistant boride layer. The resultsshow that the sample borided at 1000oC for 6 hours has the highest abrasive and adhesivewear resistance.