TERMAL KARARLILIĞI ARTTIRILMIŞ DEMİR ESASLI FERRİTİK ÇELİK TOZLARININ SICAK PRES VE SICAK EKSTRÜZYON (ECAE) YÖNTEMLERİ İLE KONSOLİDASYONU

Bilyeli değirmenler ile üretilen yüksek mukavemetli tozların konsolidasyonunda temel hedef mekanik özelliklerinde önemli bir kayıp olmadan bu tozların birleştirilerek porozite içermeyen ürüne dönüştürülebilmesidir. Son yıllarda yapılan araştırmalar sıcak ekstrüzyon ile yüksek kayma ve basınca maruz bırakılan tozların porozite içermeden, teorik yoğunluklarında birleştirilebileceğini göstermiştir. Bu çalışmada sıcak presleme ve yüksek sıcaklıklarda çok geçişli eş kanallı açısal ekstrüzyon (ECAE - equal channel angular extrusion) teknikleri kullanılarak nano-kristalin Fe-Ni-Zr tozlarından konsolide edilmiş ferritik alaşımların üretimi araştırılmıştır. Elde edilen sonuçlar sıcak presleme metodu ile teorik yoğunluğa ulaşılamadığını, ancak sıcak ekstrüzyon yöntemi ile yapısında porozite içermeyen ve teorik yoğunlukta malzeme üretilebileceğini göstermiştir. Konsolidasyon sonucunda mikroyapıda mikrometre seviyelerine ulaşan tane büyümesi gözlenmesine rağmen üretilen bu çeliklerin sertliği 4-6 GPa civarındadır.

CONSOLIDATION OF THERMALLY STABILIZED FE BASED FERRITIC STEELS VIA HOT PRESSING AND HOT EXTRUSION (ECAE)

The key characteristic of ball-milled powders consolidation process is to achieve densification and particle bonding without degradation in mechanical properties. Recent demonstrations of novel processing methods involving temperature, high shear and high pressure have shown promise for bonding high strength particulate materials. In this study, we report the ability of multi-pass high temperature equal channel angular extrusion (ECAE) and hot pressing to produce fully dense and well-bonded bulk Ferritic alloys from nanocrystalline FeNi-Zr powders. Subsequent microstructural characterizations indicate full consolidation via hot extrusion with grain growth to micron sizes. The consolidated alloys demonstrate an extremely high strength (4-6 GPa) at room temperature.

___

  • Youssef K. M., Scattergood R.O, Murty K.L., Horton J.A., and Koch C.C., "Ultrahigh strength and high ductility of bulk nanocrystalline copper", Applied Physics Letters, Cilt 87, 91904-91907, 2005.
  • Zhao Y.H., Liao X.Z., Cheng S., Ma E. and Zhu Y.T., "Simultaneously increasing the ductility and strength of nanostructured alloys", Advanced Materials, Cilt 18, 2280-2283, 2006.
  • Hall E.O., "Variation of hardness of metals with grain size", Nature, Cilt 173, 948-949, 1954.
  • Meyers M. A., Mishra A., and Benson D. J., "Mechanical properties of nanocrystalline materials", Progress in Materials Science, Cilt 51, 427-556, 2006.
  • Koch C.C., and Weertman J., "Bulk nanostructured materials", Noyes Publications, 393, 2002.
  • Kumar K. S., Van Swygenhoven H., and Suresh S., "Mechanical behavior of nanocrystalline metals and aloys", Acta Materialia, Cilt 51, 5743-5774, 2003.
  • Gleiter H., "Nanocrystalline materials", Progress in Materials Science, Cilt 33, 223-315, 1989
  • Suryanarayana C., "Nanocrystalline materials", International Materials Reviews, Cilt 40, 41- 64, 1995.
  • Weertman J.R., Farkas D., Hemker K., Kung H., Mayo M., Mitra R., Swygenhovem H.V., "Structure and mechanical behavior of bulk nanocrystalline materials", MRS Bulletin, Cilt 24, 44-53, 1999.
  • Fecht H.J., "Nanostructure formation by mechanical attrition", Nanostructured Materials, Cilt 6, 33-42, 1995.
  • Suryanarayana C., "Mechanical alloying and milling", CRS Press Taylor and Francis, 2004
  • Koch C.C., "The synthesis and structure of nanocrystalline materials produced by mechanical attrition: A review", Nanostructured Materials, Cilt 2, 109-129, 1993.
  • Koch C.C, "Synthesis of nanostructured materials by mechanical milling: problems and opportunities", Nanostructured Materials, Cilt 9, 13-22, 1997.
  • Soni P.R., "Mechanical Alloying, fundamentals and applications", Cambridge International Science Publishing, 2001.
  • Koch C.C, Ovid'ko I.A., Seal S., and Veprek S., "Structural nanocrystalline materials", Cambridge, New Yok, 25-85, 2007.
  • Weismuller J., "Ally thermodynamics in nanostructures", Journal of Materials Research, Cilt 9, 4-7, 1994.
  • Kirchheim R., "Reducing grain boundary, dislocation line and vacancy formation energies by solute segregation. I. Theoretical background", Acta Materialia, Cilt 55 5129- 5138, 2007.
  • Saber M., Kotan H., Koch C.C., Scattergood R.O., "Thermodynamic stabilization of nanocrystalline binary alloys", Journal of Applied Physics, Cilt 113, 63515, 2014.
  • Millett P.C., Selvan R.P., Bansal S., "Stabilizing nanocrystalline materials with dopants", Acta Materialia, Cilt 53, 2329-2336, 2007.
  • Weissmuller J., "Alloy effects in nanostructures", Nanostructured Materials, Cilt 3, 261-272, 1993.
  • Darling K.A., VanLeeuwen B.K., Koch C.C., and Scattergood R.O., "Thermal stability of nanocrystalline Fe-Zr alloys", Materials Science and Engineering A, Cilt 527, 3572-3580, 2010.
  • Darling K.A., VanLeeuwen B.K., Semones J.E., Koch C.C., Scattergood R.O., Kecskes L.J., and Mathaudhu S.N., "Stabilized nanocrystalline iron-based alloys: Guiding efforts in alloy selection", Materials Science and Engineering A, Cilt 528, 4365-4371, 2011.
  • VanLeeuwen B.K., Darling K.A., Koch C.C., Scattergood R.O., and Butler B.G., "Thermal stability of nanocrystalline Pd81Zr19", Acta Materialia, Cilt 58, 4292-4297, 2010.
  • Saber M., Kotan H., Koch C.C., Scattergood R.O., "Thermal stability of nanocrystalline Fe-Cr alloys with Zr additions", Materials Science and Engineering A, Cilt 556, 664-670, 2012.
  • Kotan H., Darling K.A., Saber M., Koch C.C., Scattergood R.O., "Effect of zirconium on grain growth and mechanical properties of a ball-milled nanocrystalline FeNi alloy", Journal of Alloys and Compounds, Cilt 551, 621-629, 2013.
  • Kotan H., Darling K.A., Saber M., Scattergood R.O., Koch C.C., "Thermal stability and mechanical properties of nanocrystalline Fe-Ni- Zr alloys prepared by mechanical alloying", Journal of Materials Science, Cilt 48, 8402- 8411, 2013.
  • Suryanarayana C., "Mechanical alloying and milling", Progress in Materials Science, Cilt 46, 1-184, 2001.
  • Guduru R.K., Darling K.A., Kishore R., Scattergood R.O., Koch C.C., Murty K.L., "Evaluation of mechanical properties using shear-punch testing", Materials Science and Engineering A, Cilt 395, 307-314, 2005.
  • Vives S.J., Gaffet E., Meunier C., "X-ray diffraction line profile analysis of iron ball milled powders", Materials Science and Engineering A, Cilt 366, 229-238, 2004.
  • Langford J.I., Wilson A.J.C., "Scherrer after sixty years: A survey and some new results in the determination of crystallite size", Journal of Applied Crystallography, Cilt 11, 102-113, 1978.
  • Jian L.i., Malis T., Dionne S., "Recent advances in FIB-TEM specimen preparation techniques", Materials Characterization, Cilt 57, 64-70, 2006.
  • Kotan H., Darling K.A., "Isothermal annealing of a thermally stabilized Fe-based ferritic alloy", Journal of Materials Engineering and Performance, Cilt 24, 3271-3276, 2015.
  • Humphreys F.J., Hatherly M., "Recrystallization and related annealing phenomena", Elsevier, 2004.
  • Chowdhury S.G., Xu C., Langdon T.G., "Texture evolution in an aluminum alloy processed by ECAP with concurrent precipitate fragmentation", Materials Science and Engineering A, Cilt 473, 219-225, 2008.
  • Kotan H. , Saber M., Koch C.C., Scattergood R.O., "Effect of annealing on microstructure, grain growth, and hardness of nanocrystalline Fe- Ni alloys prepared by mechanical alloying", Materials Science and Engineering A, Cilt 552, 310-315, 2012.
  • Shen T.D., Schwarz R.B., Feng S., Swadener J.G., Huang J.Y., Tang M., Zhang J., Vogel S.C., Zhao Y., "Effect of solute segregation on the strength of nanocrystalline alloys: Inverse HallPetch relation", Acta Materialia, Cilt 55, 5007- 2013, 2007.
  • Zhang Z., Chen D.L., "Consideration of Orowan strengthening effect in particulate reinforced metal matrix nanocomposites: A model for predicting their yield strength", Scripta Materialia, Cilt 54, 1321-1326, 2006.
  • Koch, C.C., "Optimization of strength and ductility in nanocrystalline and ultrafine grained metals", Scripta Materialia, Cilt 49, 657-662, 2003.
Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi-Cover
  • ISSN: 1300-1884
  • Yayın Aralığı: Yılda 4 Sayı
  • Başlangıç: 1986
  • Yayıncı: Oğuzhan YILMAZ
Sayıdaki Diğer Makaleler

ELEKTROMANYETİK SUPAP İLE ÇALIŞAN BİR PNÖMATİK MOTOR İÇİN KONTROL ÜNİTESİ TASARIMI VE MOTOR PERFORMANSINA ETKİSİ

Haluk GÜNEŞ, M. Akif KUNT

ANKARA İÇİN DETERMİNİSTİK DEPREM TEHLİKE ANALİZİ

Bülent ÖZMEN, Hüsnü CAN

MÜFREDAT BAZLI AKADEMİK ZAMAN ÇİZELGELEME PROBLEMİNİN ÇÖZÜMÜNE TAM SAYILI DOĞRUSAL PROGRAMLAMA YAKLAŞIMI

Yunus DEMİR, Cafer ÇELİK

İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİNDE HAREKETLİ MEMBRAN YAPILAR İÇİN TASARIM METODOLOJİSİNİN GELİŞTİRİLMESİ

Mehmet Tolga GÖĞÜŞ, Derya BAKBAK, Mustafa ÖZAKÇA

BOYA ÖZELLİKLERİNİN RADAR ABSORPSİYON KAPASİTESİNE ETKİSİ

Gülsün AKTAŞ, Ali Rıza AKTAŞ, Metin GÜRÜ

OYUK YÜKLÜ KOMPAKT MİKROŞERİT ANTENLERİN REZONANS FREKANSININ HESAPLANMASINDA YSA VE BMSDUA YÖNTEMLERİNİN KULLANIMI

Ahmet KAYABAŞI, Ali AKDAĞLI

ELAZIĞ İLİ İÇİN GÜNEŞ ISISI KAZANÇ FAKTÖRÜNÜN YÖNLERE GÖRE DEĞİŞİMİNİN DENEYSEL OLARAK İNCELENMESİ

Betül BEKTAŞ EKİCİ, U. Teoman AKSOY

ELEKTRONİK DİZ PROTEZİ İÇİN YÜRÜYÜŞ HAREKET DENKLEMLERİNİN ÇÖZÜMLEMESİ VE ORANSAL TÜREVSEL DENETİM UYGULAMASI

Kurtuluş Erinç AKDOĞAN, Atila YILMAZ

İSTANBUL'UN İLÇELERİNİN AFET YÖNETİMİ AÇISINDAN ÖNEM AĞIRLIKLARININ ANALİTİK HİYERARŞİ SÜRECİ KULLANILARAK BELİRLENMESİ

Ahmet Sermet ANAGÜN, Abdullah Korkut ÜSTÜN

SÜT SOĞUTMA TANKININ BUHAR SIKIŞTIRMALI VE GÜNEŞ ENERJİLİ ABSORPSİYONLU (LiCl-H2O) SOĞUTMA SİSTEMLERİYLE SOĞUTMA PERFORMANSININ DENEYSEL İNCELENMESİ

Vedat DEMİR, Tuncay GÜNHAN, Arzu ŞENCAN ŞAHİN, Orhan EKREN, Hamdi BİLGEN, Aytunç EREK