Farklı miktarlarda Ti içeren yüksek entropili CoCrFeNiTi alaşımının borlanması

Abstract

Bu çalışma, farklı oranlarda Ti içeren ve içermeyen CoCrFeNi yüksek entropili alaşımların (YEA) vakum ark ergitme yöntemiyle üretilmesi ve kutu borlama prosesi ile yüzey özelliklerinin iyileştirilmesi üzerine odaklanılmıştır. 1000°C'de 75, 150 ve 300 dakika süreyle borlanan numuneler XRD, SEM, SEM-EDS ve mikrosertlik cihazlarıyla karakterize edilmiştir. Borlama sonucunda Ti içermeyen alaşımda borür tabakası daha homojen bir yapı kazanırken, Ti içeren alaşımlarda borlama süreleri ile üç belirgin bölge (borür tabaka, geçiş bölgesi, altlık) oluşmuş ve taraksı, prizmatik morfolojiler gözlenmiştir. SEM-EDS analizi, yüzeyde CrB, FeB, CoB gibi sert borür fazlarının oluştuğunu ve geçiş bölgesinde bor miktarının azaldığını, ancak yine de yüksek olduğunu gösterirken, Ti ilavesinin bor difüzyonunu engelleyerek altlık bölgesinde çökeltiler oluşturduğunu ve TiB ve TiB? fazları oluşturmasına olanak tanıdığını ortaya koymuştur. Mikrosertlik değerleri borür tabakadan matrise doğru azalmış, borlama süreleri artıkça kaplama kalınlığı belirgin bir şekilde artmıştır. Ti oranı en yüksek olan YEA'larda sertlik derinliği diğer alaşımlara göre daha düşük olmakla birlikte, belirli bölgelerde yüksek sertlik sağlanmıştır. Genel olarak, borlama işlemi Ti ilavesine bağlı olarak faz yapısını ve mekanik özellikleri önemli ölçüte etkilemiş; Ti katkılı YEA'ların borlama yoluyla özelleşmiş yüzey özellikleri kazandırılabileceğini göstermiş ve borlama parametrelerinin optimize edilmesinin önemini vurgulamıştır.

In this study, focuses on the production of CoCrFeNi high-entropy alloys (HEA) with and without different amounts of Ti using the vacuum arc melting method, and the improvement of surface properties through pack boriding. The samples were borided at 1000°C for 75, 150, and 300 minutes and characterized using XRD, SEM, SEM-EDS, and microhardness testers. As a result of boriding, the alloy without Ti formed a more homogeneous boride layer, while alloys with Ti showed the formation of three distinct regions (boride layer, transition zone, and substrate) with dendritic, prismatic morphologies, depending on the boriding time. SEM-EDS analysis showed the formation of hard boride phases such as CrB, FeB, and CoB on the surface, and although the boron content decreased in the transition zone, it remained high. It also revealed that the addition of Ti hindered boron diffusion, forming precipitates in the substrate and enabling the formation of TiB and TiB? phases. Microhardness values decreased from the boride layer toward the matrix, and the coating thickness increased significantly as the boriding time increased. The HEAs with the highest Ti content exhibited a lower hardness depth compared to other alloys, but high hardness was achieved in specific regions. Overall, the boriding process significantly influenced the phase structure and mechanical properties depending on the Ti content, and it demonstrated that Ti-added HEAs could acquire specialized surface properties through boriding, highlighting the importance of optimizing boriding parameters.