Mekanik Alaşımlamanın Volfram Ağır Alaşımlarının Yüksek Sıcaklık Sinterleme Davranışlarına Olan Etkilerinin İncelenmesi

Abstract

Bu yüksek lisans tezinde, elemental tozlardan yola çıkarak W-Ni-Fe üçlü sistemindeki 56Ni-24Fe-20W bileşimi atritör ortamında 10, 20, 30, 40 ve 50 saat süreyle mekanik olarak alaşımlanmıştır. Elde edilen bu mekanik alaşımlanmış yapıya hedef 90W7Ni3Fe bileşimini oluşturacak şekilde başlangıç W tozu ilavesi yapılmıştır. Elde edilen bu 90W7Ni3Fe bileşimindeki bu karışımlar 150 MPa’da preslendikten sonra 1460oC ve 1500oC’da sinterlenmişlerdir. İkinci bir paralel set olarak 50 saat atritör ortamında mekanik alaşımlanan 56Ni-24Fe-20W bileşimindeki tozdan hareketle yine başlangıç W tozu ilavesiyle 75W-80W-85W-90W-95W-(7/3 Ni:Fe) bileşimleri hazırlanmıştır. Tüm bu bileşimler de 150 MPa’da preslendikten sonra 1500oC’da sinterlenmiştir. Yapılan bu deneysel çalışmalar; atritörde mekanik alaşımlanan tozların taramalı elektron mikroskobu (SEM)’de gerçekleştirilen mikroyapı incelemeleri, dilatometre çalışmaları,, numunelerin boyutlarına göre yaş yoğunluk, Arşimed prensibine göre sinterlenmiş yoğunluk ölçümleri, optik mikroskobi ve sertlik ölçümleriyle desteklenen karakterizasyon çalışmasıyla desteklenmiştir. Mekanik alaşımlama işlemiyle zamana bağlı olarak mikroyapısal incelme ve homojenizasyon tespit edilmiştir. Fakat mekanik alaşımlanan bu yapıların 1500oC gibi yüksek bir sinterleme sıcaklığında sinterlenmesi durumunda tüm numunelerin aralarındaki başlangıç farklılıklarını ortadan kaldıran ve benzer özellik gösteren mikroyapılar elde edilmiştir. Bu amaçla dilatometre çalışmaları sonucunda seçilen 1460oC sıcaklığında 1dk., 10dk., 30dk. ve 60 dk’lık sürelerle gerçekleştirilen sinterleme işlemi zamana ve mekanik alaşımlama süresine bağlı olarak mikroyapısal farklılıkları ortaya koymuş olup aynı sinterleme sıcaklığında daha düşük volfram tane boyutuna ve daha yüksek sertliğe sahip volfram ağır alaşımlarının üretilebileceğinin işaretini vermiştir.

In this presented thesis, the comparative high temperature sintering behaviour of different composition of mechanically alloyed ternary W-Ni-Fe systems were investigated. In order to achieve this, preblended powder mixture constituting the composition of 56Ni-24Fe-20W was mechanically alloyed in an attritor mill for 10, 20, 30, 40, 50 hours. The mechanically alloyed composition was used for preparation of 90W7Ni3Fe heavy alloy mixtures by the addition of initial W powder. Resultant powder mixtures were compacted into cylindrical shapes under 150 MPa and sintered at 1460oC and 1500oC under a protective athmosphere. A second experimental set was also prepared for 50 hours mechanically alloyed powder mixture to obtain the target compositions of 75W-80W-85W-90W-95W-(7/3 Ni:Fe) heavy alloys. In the experimental studies; scanning electron microscopy (SEM) observations of mechanical alloyed powders were carried out, dilatometric studies were performed from the compacted powders, density measurements were also performed according to Archimedes Principles, optical microscopy observations were realized from the polished sample surfaces and hardness values were also measured in order to characterize the processing effects. Microstructural homogenization and fineness were obtained with the increasing of the mechanical alloying time. In the case of selection relatively high sintering temperature like 1500oC, all compositions were showed nearly similar microstructural features as a result of normalization effect. For this reason lower sintering temperature of 1460oC were selected after careful investigation of dilatometric studies and kinetic sintering experiment realized for duration of 1 min., 10 min., 30 min. and 60 min. This experiment was showed clear microstructural differences and we believe that this is a good sign for the lower temperature sintering production of tungsten heavy alloys with smaller tungsten grain sizes and better mechanical properties.