Farklı oranlarda Zr içeren yüksek entropili CoCrFeNiZr alaşımlarının borlanması

Abstract

Bu çalışmada Zr içermeyen ve farklı oranlarda Zr içeren yüksek entropili CoCrFeNiZr yüksek entropili alaşımı (YEA), kutu borlama yöntemiyle 75, 150 ve 300 dakika sürelerde, sabit 900°C sıcaklıkta borlama işlemine tabii tutulmuştur. Oluşan yüzeyin mikroyapısı, faz bileşimleri, mikrosertliği, kimyasal bileşimi gibi özellikleri X-ray kırınımı, optik mikroskop, taramalı elektron mikroskobu ve mikrosertlik ölçüm cihazı ile karakterize edilmiştir. Çalışılan 3 farklı sürede de istenilen bor tabakasının oluştuğu ve altlık malzemesinin iç noktalarına doğru difüze olduğu gözlemlenmiştir. Borlanan tüm numunelerde mikrosertlik, borür tabakadan matrise doğru gidildikçe azalma göstermekte ve bununla beraber de borlama süresi arttıkça kaplama kalınlığı artmıştır. Farklı sürelerde yapılan borlama işlemleri sonrasında yapılan kalınlık ölçümlerinde en yüksek borür tabaka kalınlıklarına 300 dakika sürede yapılan borlama işlemi sonucunda ulaşıldığı gözlemlenmiştir. Numunelere uygulanan borlama işlemleri sonrasında yapılan SEM – EDS analizleri sonucunda belirlenen noktalardaki elementlerin atomik % miktarlarına bakıldığında özellikle Zr ve Ni elementlerinin yoğunlaştığı noktalarda B elementinin azaldığı görülmüştür. Dolayısıyla, malzeme içersinde Zr ve Ni elementinin varlığı yapılan borlama işlemi sonrasında B elementinin malzeme içerisine difüzyonuna olumsuz yönde etki ettiği tespit edilmiştir.

In this study, high-entropy CoCrFeNiZr high entropy alloy (HEA), which does not contain Zr and contains Zr in different proportions, was subjected to boriding process with the box boriding method for 75, 150 and 300 minutes at a constant temperature of 900 °C. Properties of the resulting surface such as microstructure, phase compositions, microhardness, and chemical composition were characterized by X-ray diffraction, optical microscope, scanning electron microscope and microhardness measurement device. It was observed that the desired boron layer was formed and diffused towards the inner points of the substrate material in the 3 different periods studied. In all borided samples, microhardness decreased as we moved from the boride layer to the matrix, and as the boriding time increased, the coating thickness increased. In the thickness measurements made after boriding processes carried out for different periods of time, it was observed that the highest boride layer thickness was achieved as a result of the boriding process performed in 300 minutes. When the atomic percentage amounts of the elements at the determined points were examined as a result of the SEM-EDS analysis performed after the boronizing process applied to the samples, it was observed that the B element decreased especially at the points where the Zr and Ni elements were concentrated. Therefore, it was determined that the presence of Zr and Ni elements in the material had a negative effect on the diffusion of the B element into the material after the boronizing process.