Yüksek entropili AlCoCrFeNi alaşımının üretilmesi ve termokimyasal yöntem ile borlanması

Abstract

Bu çalışmada öncelikle ark ergitme yöntemiyle atomik olarak eşit miktarda element içeren AlCoCrFeNi yüksek entropili alaşımı hazırlanmıştır. Bu alaşım borlama öncesi ön karakterizasyon işlemine tabi tutulmuştur. Bu AlCoCrFeNi yüksek entropili alaşımı numuneleri 800°C, 900°C, 1000°C, 1100°C sıcaklıklarında, Ekabor-II bor tozu kullanılarak 3, 6 ve 9 saat süresince kutu borlama tekniği ile borlanmıştır. Borlanan AlCoCrFeNi yüksek entropili alaşımların, SEM mikroyapısı, faz içeriği, mikrosertlik ve kimyasal komposizyonu, X-Işınları kırınımı, SEM'i, SEM-EDS ve Vickers mikrosertlik ölçümü ile karakterize edilmiştir. Sonuçlar değerlendirildiğinde, borlanan tüm numunelerin yüzeyinde FeB ve Fe2B fazları oluşmuştur. Bu borür fazlara ilaveten borlama süresine bağlı olmaksızın 800°C'de Al75Fe25 ve Fe4,5Ni18,5B6, 900°C'de Fe4,5Ni18,5B6 ve AlB2, 1000°C'de CrB ve AlB2, 1100°C'de ise Co2B ve Cr5B3 fazlarının oluştuğu belirlenmiştir. Borlama sonucu Fe, Co ve Ni'in borür tabakasında, Cr ve Al'un matris bölgesinde, geçiş bölgesinde ise Si, Cr ve Fe elementlerinin yoğunlaştığı görülmüştür. Co elementinin borür tabakasından altlığa doğru arttığı belirlenmiştir. Borür tabakasının tipik testere dişi morfolojisine sahip olduğu görülmüştür. Borlama şartlarına bağlı olarak geçiş bölgesinde testere dişi şeklindeki ara yüzey yapısı, daha düz bir yapıya dönüşmüştür. Artan sıcaklık ve borlama süresi ile bor tabaka kalınlığının doğrusala yakın bir şekilde arttığı gözlemlenmiştir. Artan borlama sıcaklığı ve süresi ile altlık bölge sertliğinin azaldığı görülmüştür. 1100°C'de artan süre ile numunenin tamamına yakınının bor esaslı bir yapıya dönüştüğü görülmüştür.In this study, AlCoCrFeNi high entropy alloy containing atomically equal amounts of elements was prepared by arc melting. This alloy was subjected to preliminary characterisation before boriding. These AlCoCrFeNi high entropy alloy samples were boronised at 800°C, 900°C, 1000°C, 1100°C for 3, 6 and 9 hours using Ekabor-II commercial powder by pack boronizing technique. The microstructure, phase content, microhardness and chemical composition of the boronised AlCoCrFeNi high entropy alloys were characterised by X-ray diffraction, SEM, SEM-EDS and Vickers microhardness measurement. When the results were evaluated, FeB and Fe2B phases were formed on the surface of all borided samples. In addition to these boride phases, Al75Fe25 and Fe4,5Ni18,5B6 at 800°C, Fe4,5Ni18,5B6 and AlB2 at 900°C, CrB and AlB2 at 1000°C, Co2B and Cr5B3 at 1100°C were formed regardless of the boriding time. As a result of boriding, it was observed that Fe, Co and Ni were concentrated in the boride layer, Cr and Al in substrate region, and Si, Cr and Fe in the transition region. It was determined that Co element increased from the boride layer towards the substrate. It was observed that the boride layer has a typical saw tooth morphology. Depending on the boriding conditions, the sawtooth shaped interfacial structure in the transition zone turned into a flatter structure. It was observed that the boron layer thickness increased almost linearly with increasing temperature and boriding time. It was observed that the underlay hardness decreased with increasing boriding temperature and time. It was observed that almost all of the sample turned into a boron-based structure with increasing time at 1100°C.