EKREM ALTUNCU, Samet TÜRKAN, Emre SAKA, AHMET ATASOY

MAX FAZI ALAŞIMLARI VE TERMO-FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ

MAX fazı alaşımları 1960'ların sonlarında yüksek sıcaklık uygulamaları alanındakullanılmaya başlayan, kristal yapı özellikleri nedeniyle katmanlı alaşımlar olarak da tanımlanan bir alaşım grubunu temsil etmektedir. Bu alaşımlarınadlandırılması: Mn+1AXnn:1-5; M:Geçiş metallerini (Ti, Zr, Hf, V, Mo, Ta gibi); A: A grubu metalleri (Al, Si, In, Ge, Ga, Sn, Pb gibi) ve X ise: C (karbür) ve/veya N (Nitrür) şeklindedir.MAX fazı alaşım kompozisyonlarının yüksek ergime noktasına sahip olmasının yanında yüksek sıcaklıklarda kararlı olması, yüksek termal şok direnci, yüksek sürünme ömrü, yüksek oksidasyon direnci ve termal yorulma dayanımı,üstün termofizikselözellikler sergilemesi, yüksek sertlik ve kimyasal direnç özellikleri nedeniyle uzay ve havacılık sektöründe, kesici takım sektöründe ve ısı elemanları sektöründe ilgi görmektedir.Bu alaşımlar oldukça rijit ve sertolmalarına karşın rahatlıkla işlenebilme kabiliyetine sahiptirler. Katmanlı kristal yapısı hem metalik hemde seramik malzeme özelliklerini bir araya getirmektedir. Kimyasal stokiometri ve kristal yapı malzeme özelliklerini belirlemektedir.MAX fazı alaşımları endüstriyel uygulamalarda kütlesel halde, toz halinde, köpük veya kaplama halinde kullanılabilmektedir.Bu çalışmada MAX fazı katmanlı alaşımları tanıtılmaya çalışılmıştır. Gerek endüstriyel uygulamalarda gerekse akademik çalışmalarda öne çıkan Ti3SiC2 MAX fazı alaşımıdiğer MAX fazı alaşımlarıile karşılaştırmalı olarak incelenmiş, kompozisyonel yapıları, teknolojik özellikleri irdelenmiş ve potansiyel uygulamaları tartışılmıştır [1-11].

MAX PHASE ALLOYS AND THEIRTHERMO-PHYSICAL PROPERTIES

MAX phases represent a gruop of alloys which is also defined as multilayered alloys because of their crystal shape specifictiy that started to be used in the late 1960's. MAX phase alloys are usually sorted like this. Mn+1AXn n:1,2,3; M: Transition metals (Like Ti, Zr, Hf, V, Mo, Ta ) : A: A group metals (Like Al, Si, In, Ge, Ga, Sn, Pb ) and X: C (carbide) and/ or N (nitride) . MAX phase alloy are stable at high temparature and they have transcendent thermo physical properties. They have high hardness and chemical resistance so they make them interesting in aviation, thermal energy component and cutting tools sectors. In the high temperature executions, they are prefered because they have high thermal shock resistance, high creep lifetime , high oxidation resistance and thermal fatigue endurance. Layered crystal shape put together both metallic and seramic characteristics. Chemical stoichiometry and crystal shape modify material properties.MAX phase alloys can buusedas bulk, powder and coating forms.MAX phase alloys are expensive due to their superior specificties in trading executions as a patented product. In this study we tried to introduce MAX phase multi layered alloys. Ti3SiC2 MAX phase alloy with reference to the MAX phase alloys as compared to other compositional structures, technological properties were examined and potential applications are discussed [1-11].

___

BarsoumM. W.,RadovicM.,"Elastic And Mechanical Properties of the MAX Phases" Annu. Rev. Mater. Res., 41:195-227, 2011.
El SaeedM.A., DeorsolaF.A., RashadR.M., "Optimization Of The Ti3SiC2MAX Phase Synthesis",Int. Journal of Refractory Metals and Hard Materials 35, 127-131, 2012.
SunZ., HashimotoH., TianW., "Synthesis Of The MAX Phases By Pulse Discharge Sintering",Int. J. Appl. Ceram. Technol., 7 704-718, 2010.
BarsoumM.W., "MAX Phases: Properties of Machinable Carbides and Nitrides", WileyVCH, Germany, 2013.
ZhangZ., SunZ., HashimotoH., AbeT.,"Application of pulse discharge sintering (PDS) technique to rapidsynthesis of Ti3SiC2 from Ti/Si/C powders", J. Eur. Ceram. Soc., 22, 2957- 2961, 2002.
Erdong Wu, Erich H. K., "In Situ Neutron Powder Diffraction Study of Ti3SiC2 Synthesis'', J. Am. Ceram. Soc., 84 10, 2281-88, 2001.
BarsoumM. W., "The MN+1AXNPhases: A New Class of Solids; Thermodynamically Stable Nanolaminates" Philadelphia, Solid St. Chem., Vol. 28, 201-281., 2000.
Rosata D. V., Schott N. R., Rosato D.V., Rosato M. G., "Plastics Engineering Manufacturing And Data Handbook", Plastics Instutite Of America, 5-529, 2001.
LuoY.M., PanW., LiS., ChenJ., "Synthesis And Mechanical Properties Of İn-Situ Hot-Pressed Ti3SiC2 Polycrystals",Ceram. Int., 28,227-230, 2002.
El-RaghyT., BarsoumM.W., "Processing And Mechanical Properties of Ti3SiC2:I, Reaction Path And Microstructure Evolution, J. Am. Ceram. Soc., 82 10,2849-2854, 1999.
LisJ., MiyamotoY., PampuchR., TanihataK., "Ti3SiC-Based Materials Prepared By HIP-SHS Techniques", Mater. Lett., 22 3-4, 163-168, 1995.
HeX.,Bai Y., LiY., ZhuC., KongX., "In situ synthesis" and mechanical properties of bulk Ti3SiC2/TiC composites by SHS/PHIP", Materials Science And Engineering A, 527, 18-19, 2010.
Manoun B, Saxena SK, Gulve R, Liermann HP, Hoffman EL, et al., "Compression of Zr2InC to 52 GPa", Appl. Phys. Lett., 85:1514-16, 2004.
Zhen T.,"Compressive Behavior of Kinking Nonlinear Elastic Solids - Ti3SiC2, Graphite, Mica and BN",Thesis (Ph.D), Drexel University, 2004.
Gupta S., FilimonovD., ZaitsevV., PalanisamyT., BarsoumM.W., "Ambient And 550 oC Tribological Behavior Of Select Max Phases Against Ni-Based Superalloys", Wear, 264, 270-278, 2007.
Zhang H.,Presser V., BertholdC., Nickel K. G., veWang X., "Mechanisms And Kinetics Of The Hydrothermal Oxidation Of Bulk Titanium Silicon Carbide", J. Am. Ceram. Soc., 93 4 1148-1155, 2010.
LowaI.M., PangW.K., KennedyS.J., SmithR.I., "High-Temperature Thermal Stability OfTi2AlN And Ti4AlN3: A Comparative Diffraction Study", Journal of the European Ceramic Society, 31, 159-166, 2011.
Nidul C. G., "Synthesis And Tribological Characterization Of In-Situ Spark Plasma Sintered Ti3TiC2 And Ti3SiC2-TiC Composites", Thesis (M.S.), Oklahoma State University, 2012