Neşe ÖZTÜRK KÖRPE, Nurşen KOÇ, Berk Can YÜCEL

Yüksek Sıcaklık Hacim Yanma Sentezi ile Üretilen Fe3Al Malzemede Presleme Basıncının ve Isıtma Hızının Gözeneklilik ve Mikro Sertlik Üzerine Etkisinin Araştırılması

Kısa işlem süresi, düşük enerji gereksinimleri ve düşük maliyet özellikleri nedeniyle yanma sentezi yöntemiyleüretim, günümüzde oldukça popüler hale gelmiştir. Küçük başlangıç enerjisi ile oluşturulan ve kendiliğindenilerleyen ekzotermik kimyasal reaksiyon sonucu istenilen ürünün elde edildiği bu işlemin dezavantajlarından birimalzemenin gözenekliliğidir. Bu çalışmada, Fe3Al(Fe-at.% 28Al) tozları farklı başlangıç presleme basınçlarında(75 bar, 150 bar, 300 bar) preslenmiş ve farklı ısıtma hızlarında ısıtılarak hacim yanma sentezi yöntemi(VCS) ilesentezlenmiştir. Gözeneklilik, mikroyapı ve faz incelemeleri için X-Işını kırınımı(XRD), elektronmikroskobu(SEM) görüntü analizi ve Vickers mikro sertlik ölçümü kullanılmıştır. Arşimet yöntemi ile nihai ürünyoğunluk ve gözeneklilik değerleri bulunmuştur. Sonuç olarak Fe3Al fazının elde edilebildiği 150 bar preslemebasıncı ve yüksek ısıtma hızı optimum değer olarak belirlenmiştir.

Investigation of the Effect of Pressing Pressure and Heating Rate on Porosity and Microhardness of Fe3Al Material Produced by High Temperature Volume Combustion Synthesis

Due to the short processing time, low energy requirements and low cost characteristics, production by combustion synthesis has become quite popular nowadays. One of the disadvantages of this process in which the desired product is obtained as a result of exothermic chemical reaction which is formed by small initial energy and progressed spontaneously is the porosity of the material. In this study, Fe3Al (Fe-at. 28% Al) powders were pressed at different initial pressing pressures (75 bar, 150 bar, 300 bar) and synthesized by volume combustion synthesis method (VCS) by heating at different heating rates. X-ray diffraction (XRD), electron microscopy (SEM) image analysis and Vickers micro hardness measurement were used for porosity, microstructure and phase investigations. The final product density and porosity values were determined by Archimedes method. As a result, 150 bar pressing pressure and high heating rate at which Fe3Al phase can be obtained is determined as optimum value.

PDF

___

[1] Munir Z.A. 1988. Synthesis of High Temperature Materials by Self-Propagating Combustion Method. Ceramic Society Bulletin, 67 (2): 342.
[2] Subrahmanyam J., Vijayakumar M.J. 1992. Self-Propagating High-Temperature Synthesis. Materials Science, 27: 6249.
[3] Özdemir Ö. 2004. Basınç Destekli Yanma Sentezi İle Üretilen İntermetalik Malzemelere Kobalt İlavesinin Etkisinin İncelenmesi. Doktora Tezi, Sakarya Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Sakarya.
[4] Varma A., Rogachev A.S., Mukasyan A.S., Hwang S. 1998. Combustion Synthesis of Advanced Materials: Principles and Applications. Advances in Chemical Engineering, 24:79-226.
[5] Sauthoff G. 1996. State of Intermetallics Development, Materials and Corrosion, 47: 589.
[6] Naiborodenko Y.S., Itin V.I., Savitskii K.V. 1968. Exothermic Effects During Sintering of a Mixture of Nickel and Aluminum Powders. Soviet Physics Journal, 11:19.
[7] Naiborodenko Y.S., Itin V.I., Savitskii K.V. 1970. Use of Combustion and Thermal Explosion for the Synthesis of Intermetallic Compounds and Their Alloys. Powder Metallurgy and Metal Ceramics, 7 (91): 562-567.
[8] Naiborodenko Y.S., Itin V.I., Merzhanov A.G. 1973. Gas-free Burning of a Mixture of Metals and Self-Propagating High-Temperature Synthesis of Intermetallides. Soviet Physics Journal, 16: 872.
[9] Varma A., Mukasyan A.S. 2002.Combustion synthesis of intermetallic compounds, SelfPropagating High-Temperature Synthesis of Materials, Anatoli A. Borisov, Luigi T. De Luca, Alexander G. Merzhanov, Temmuz 18, CRC Press.
[10] Ergin N. 2007. Fe-Al intermetalik malzemenin basınç destekli yanma sentezi ile üretimi ve özelliklerinin iyileştirilmesi. Yüksek Lisans Tezi, Sakarya Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Sakarya.
[11] Pfeil L.B., Griffiths W.T. 1937. Improvement in Heat-Resisting Alloys. UK Patent No: 459848.
[12] McKamey C.G., DeVan J.H., Tortorelli P.F., Sikka V.K. 1991. A Review of Recent Developments in Fe3Al-based Alloys. Journal of Materials Research, 6: 1779.
[13] Morrell R. 1985. Handbook and Properties of Engineering Ceramic. Part I, An Introduction for the Engineering and Designer, NPL, UK, 67.
[14] Khina B.B., 2010. Combustion Synthesis of Advanced Materials, New York, NY: Nova Science.
[15] Sharifitabar M., Vahdati K.J., Haddad S.M. 2014. Effects of Fe additions on self propagating high temperature synthesis characteristics of TiO2–Al–C system. Int. Journal of Refractory Metals and Hard Materials, 47: 93-101.
[16] Moore J.J., Feng H.J. 1995. Combustion Synthesis of Advanced Materials: Part I. Reaction Parameter, Progress in Material Science, 39: 243-273.
[17] Larikov L.N., Geichenko V.V., Fal’chenko V.M. 1981. Diffusion Process in Ordered Alloys. Oxionian, 111-117.
[18] Mossino P. 2004. Some Aspects in Self-Propagating High-Temperature Synthesis. Ceramics International, 30: 311-332.
[19] Matsuura K., Kudoh M. 1997. Grain Refinement of Combustion-Synthesized NiAl by Addition of Ceramic Particles. Materials Science and Engineering A, A239-240: 625-632.
[20] Sundar R.S., Sastry D.H. 2000. Creep Behavior of Fe3Al Based Alloys in DO3 Phase Field, 8 (9- 11): 1061-1065.
[21] Prakash U., Buckley R.A., Jones H., Sellars C.M 1991. Structure and Properties of Ordered Intermetallics Based on the Fe-AI System. ISIJ International, 31 (10): 1113-1126.
[22] Varma A., Rogachev A.S., Mukasyan A.S., Hwang S., 2004. Combustion Synthesis of Advanced Materials, Department of Chemical Engineering, University of Notre Dame, Indiana, 46556.