Yüksek sıcaklık ve yapısal uygulamalar için alüminit tabanlı çok bileşenli intermetaliklerin geliştirilmesi, modellenmesi ve karakterizasyonu

TÜBİTAK MAG-COST535 Proje01.06.200

Güç kaynakları ve otomotiv elektroniği uygulamaları için bor tabanlı kalın kesitli metalik cam / nanokristal manyetik malzemelerin geliştirilmesi

TÜBİTAK MAG Proje01.06.2008This study is pertinent to setting a connection between glass forming ability (GFA) and topology of Fe-B based metallic glasses, identifying atomic effect order of elements increasing GFA and developing soft magnetic bulk metallic glasses (BMG) / bulk nanocrystalline alloys (BNCA) for industrial applications by combining intimate investigations on spatial atomic arrangements conducted via solid computer simulations with experimentations on high GFA bulk metallic glasses. In order to construct a theoretical framework, the nano-scale phase separation encountered in metallic glasses is investigated for amorphous Fe80B20 and Fe83B17 alloys via Monte Carlo and Reverse Monte Carlo simulations. All topological aspects revealed by developed analysis tools are compiled into a new model called Two-Dimensional Projection Model for predicting contributions to short and medium range order (MRO) and corresponding spacing relations. The outcome geometrically involves proportions approximating golden ratio. Soft magnetic Fe-Co-Nb-B-Si BMG and FeCo-Nb-B-Si-Cu BMG/BNCAs are produced with a totally conventional route, thermally characterized and their magnetic properties are measured. Influences of alloying elements that increase GFA and promote nanocristalization, on structural units and crystallization modes are identified by the developed model and radial distributions. While Co atoms substitute for Fe atoms, Nb and Si atoms deform trigonal prismatic units to provide local compactions at the outset of MRO. The GFA can be described by a new parameter quantifying the MRO compaction, cited as Φ. Moreover, after annealing Fe-Co-Nb-B-Si-Cu BMG alloy at 873 K for 300 s., the the precipitation is altered from Fe23B6 meta-sTablo phase to α-Fe nanocrystals, BNCAs are produced and this phenomenon is investigated structurally. It has been shown that developed Fe-B based BMGs and BNCAs show very good soft magnetic properties and optimum alloy composition is determined as (Fe36Co36B19.2Si4.8Nb4)99.25Cu0.75 with 3 mm thickness, 1.58 T saturation induction and 0.148 Oe coercivity

Synthesis and Structural Characterization of Bulk and Nanoalloys of Ni-B Binary Systems

Initially, bulk Ni60B40 alloys were produced and presence of two Ni4B3 and Ni2B crystalline phases were detected by SEM-EDS, X-ray diffractometer and DSC analysis. After the completing of structural characterization of Ni60B40 bulk alloy, milling operation was carried out with Nickel and Boron powders up to 80 hours of milling time. In order to avoid oxidation during milling, the vials had been filled with Ar inert gas before milling started. Initial sub-micron sized particles have been reduced down to a size ranged in between 50 to 100 nm at the end of ball milling procedure. Structural analysis revealed that, after 40 hours of milling, Ni3B intermetallic phase starts to form in the Ni-B nanoalloys. Also, in terms of the particle size, it was found that the amount of nano-sized particles raised with increasing milling time. Magnetic properties of Ni60B40 nanoalloy powders have been measured by using vibratingsample magnetometer. Magnetic measurements indicated a general decrease in saturation magnetization and increase in coercivity with increasing milling time

Synthesis and Structural Characterization of Multifunctional Ti Alloy: Gum Metal

A relatively new class of ȕ-phase having a body-centered cubic structure Ti alloy termed multifunctional titanium alloy (MFTA) or ‘Gum Metal’ with the composition of Ti-23Nb-07Ta-2Zr-O (mole %) has been shown to possess many interesting properties such as superplasticity at room temperature without extensive work hardening. In the heavily deformed state, it also possesses an ultra-low elastic modulus, ultra-high strength, large elasticity, and Elinvar and Invar properties. In this study, we have synthesized this alloy composition by a melting process, contrary to the original alloy, which was manufactured via a unique powder metallurgy process. The objective of this study is to show if the ‘super’ mechanical properties of this alloy composition could still be obtained by this alternative way of processing and compositions

Yapısal uygulamalar için intermetaliklerle takviye edilmiş lamine kompozitlerin geliştirilmesi

TÜBİTAK MİSAG11.09.1997Çalışma İntermetaliklerle takviye edilmiş AI lamine kompozitlerin geliştirilmesini hedeflemektedir.Çalışma sözkonusu malzemelerin küçük ve orta ölçekli kuruluş olanaklarını gözönünde bulundurarak ve bu kısıtlar içersinde üretimini hedef almaktadır. AI-Fe ve AI-Ti metal-metal sisteminde yapılan çalışma düşük hadde kapasiteleri ile bunların levhaya dönüştürülmesini ve takiben bir iç reaksiyonla intermetaliklerin oluşturulmasını konu almaktadır. Çalışma başlangıçta metal/metal nitelikli kompozitte makroyapının denetlenebileceğini ve iç yapının bu açıdan bir darboğaz oluşturmadığını göstermekte, intermetalik oluşumunun makul sürelerde tamamlanabilmesi takviye metalin bir kaç on mikrondan daha kalın olmamaklığına işaret etmektedir

Metal esaslı kompozit üretimi ve zırh malzemesi olarak kullanabilirliği

TÜBİTAK MİSAG SEKOM01.01.1994Al-çelik lamine kompozitleri anayapi 5XXX ve 1XXX serisi olmak üzere takviye fazı düşük karbonlu çelik olacak şekilde % 13, %25 ve %37 takviye hacim oranlarında sıcak presleme ile üretilmişlerdir. Üretim konusunda yapılan çalışmalar galvanizli sac kullanımı ile sıcak preslemenin en uygun üretim yöntemi olduğunu; tuz banyo (BaCI2 ) esaslı kaplamalı birleştirme yönteminin söz konusu malzemelerin seri üretimine uyarlanabilme potansiyeli olduğunu; ve ilave olarak bu çalışmanın amaçları ile doğrudan ilintili olmamakla beraber belirtilen tuz banyo esaslı sistemin son derecede etkin ve pratik bir Al-kaplama yöntemi olduğunu ve bu doğrultuda yaygın tarzda kullanılabileceğini göstermiştir. Lamine Kompozitler farklı haddeleme işlemlerine tabii tutulmuşlar ve makroyapının genel olarak üç evreli bir gelişim gösterdiği tespit edilmiştir.Birinci evre takviye fazı ile anayapının eşit miktarda deforme olduğu homojen deformasyon evresidir. Bu evrede makroyapıda yegane değişme yapının incelmesi şeklindedir. İkinci evre, homojen deformasyonu takiben takviye levha boyunca oluşan seri boyun verme ile kendini göstermekte ve böylece lamine kompozit inhomojen deformasyon evresine girmektedir. Üçüncü evre seri boyun vermiş takviye levhaların parçalanma evresidir. Bu şekilde takviye fazı sürekliliğini yitirerek malzeme anayapı içerisine gömülü levhacıklı yapıya dönüşmektedir. Birinci kuşak levhacıklar tekrar parçalanarak yeni kuşak levhacıkların oluşmasına yol açmaktadır. Bu genel çerçeve içerisinde makroyapının denetimi açısından takviye-anayapı dayanç oranının önemli olduğunu ve bu oranın 2.5 'un altında kalması halinde makroyapının birinci evrede kalacağı tespit edilmiştir. Bu oranın geçerli olduğu durumlarda makroyapı sürekli levhalardan oluşmakta ve yapının inceliği haddeleme miktarı ile denetlenebilmektedir.Takviye -anayapı dayanç oranının 2.5 'un üzerinde olması durumunda oluşacak makroyapıda ana olarak iki parametrenin etkin olduğu tespit edilmiştir. Bu parametrelerden biri takviye hacim oranı ve diğeri takviye-anayapı dayanç.oranının sahip olacağı spesifik değerdir. Yapılan tespitler artan takviye oranı ile lamine kompozitin parçalanma (üçüncü ) evresine daha geç girdiği ve genel olarak deformasyonun parçalı yapıda bile nispeten homojen bir nitelik arzettiği şeklindedir. Oluşan levhacıkların boy/en oranı takviye-anayapı dayanç oranına bağlılık göstermekte boy/en oranında yüksek değerler yüksek takviye-anayapı dayanç oranlarında elde edilmektedir. Üretilen lamine kompozitlerden farklı işlemlerle elde edilen son ürünlerde malzeme özellikleri çekme ve tokluk deneyleri ile incelenmiş ve belirtilen sistemde spesifik değerler olarak dayanç ve tokluk değerlerinin artan takviye faz oranı ile iyileştiği; bu iyileşmenin toklukta son derece belirgin olduğu, dayanç değerlerinde ise tedrici olduğu ; tespit edilen spesifik dayanç ve tokluk değerlerinin lamine kompozit içersinde parçalı halde bulunan çelik levhacıkların boy/en oranına bağlılık gösterdiği, artan boy/en oranı ile spesifik dayancın tedrici ancak spesifik tokluğun çok hızlı bir artış gösterdiği tespit edilmiştir. Bu değerlerin 5083. monolitik malzeme baz alınarak tespit edilen hedef değerlerle kıyaslanması sonucu ise mevcut sistemde hedeflenen spesifik tokluğun sağlanabildiği ancak spesifik dayanç seviyesinin tuturulmasında sıkıntılar olduğu, bağlı olarak hedeflenen seviyede spesifik dayancın sağlanabilmesi için takviye fazında değişkliklere gidilmesinin ve çelikten daha yüksek spesifik dayançlı bir takviye fazın kullanımının daha isabetli olacağı; makroyapıda denetleme olanağı yitirilmeden mevcut sistem için en uygun takviye fazın intermetalikler olabileceği ve intermetaliklerin tercihen haddelemeyi takiben ilgili metalle alüminyumun reaksiyona sokulması sonucu bir iç reaksiyonla elde edilmesinin uygun olabileceği tespit edilmiştir

Effect of Ternary Alloying Elements Addition on the Order-Disorder Transformation Temperatures of B2-Type Ordered Fe-Al-X Intermetallics

The effect of alloying element additions on B2a dagger"A2 order-disorder phase transformation temperatures of B2-type ordered Fe-0.5(Al1-n X (n) )(0.5) intermetallics (X = Cr, Ni, Mo, Ta, Mn, Ti, and W) that readily form single-phase solid solution for X = 1 at. pct were investigated experimentally. It was shown that the type of the ternary substitutional alloying elements have a profound effect on the variation of order-disorder transition temperature of Fe-0.5(Al1-n X (n) )(0.5) alloys. Based on the magnitude of partial ordering energies of the Al-X and Fe-X atomic pairs, predicted normalized transition temperatures, a dagger T/T (o) , were verified experimentally. Besides the normalized transition temperature, the relative partial ordering energy (RPOE) parameter, beta, was also defined to estimate the extent of variation in B2a dagger"A2 order-disorder phase transformation temperatures upon ternary alloying additions. The RPOE parameter, beta, takes into account both the effects of magnitude of partial ordering energies of Al-X and Fe-X atomic pairs and also the lattice site occupation preferences of X element atoms over B2-type ordered Fe-Al sublattices. The alloying elements, which are preferentially distributed Fe sublattice sites, beta > 0, and owing to beta >> 1, are more effective in increasing order-disorder transformation temperature in Fe-Al (B2) intermetallics. On the contrary, alloying elements having beta < 1 tend to decrease the transition temperature slightly relative to the binary FeAl intermetallic. The experimentally determined B2a dagger"A2 order-disorder transition temperatures are in good qualitative or semiquantitative agreement with theoretical predictions for all X ternary alloying elements. Accordingly, the present experimental results confirm the validity of the theoretical model and calculations proposed in our previous study on the B2a dagger"A2 order-disorder transition temperatures of single-phase Fe-0.5(Al1-n X (n) )(0.5) intermetallics