Fe-Ti-Cr esaslı alaşımların yapısal özelliklerinin ve oksidasyon davranışlarının incelenmesi

Ferritik alaşımlar, Ni esaslı süperalaşımlar ve östenitik paslanmaz çeliklere kıyasla üstün termal iletkenlikleri, daha düşük termal genleşme katsayısı, orta oksidasyon direnci ve düşük malzeme maliyeti nedeniyle fosil yakıtlı enerji santralleri gibi yüksek sıcaklık yapısal uygulamaları için potansiyel malzemelerdir. Bununla birlikte, 600 °C'nin üzerindeki sıcaklıklarda yetersiz sürünme direnci, uygulama alanlarını büyük ölçüde engellemektedir. Olumsuz özelliklerini ortadan kaldırmak ve servis sıcaklıklarını arttırmak için alaşım tasarımı ve geliştirme gibi çeşitli girişimlerde bulunulmuştur. Bu çalışmada, üçlü model Fe-10Ti-nCr (n= atomik % 4, 7 ve 10) alaşımlarının mikroyapıları, faz ilişkileri, sertlikleri ve oksidasyon davranışları döküm ve ısıl işlem durumları için detaylı olarak incelenmiştir. Döküm numuneler sırasıyla çözeltiye alınarak suda soğutulmuş (1 saat boyunca 1000 °C) ve yaşlandırma ısıl işlemlerine (8, 16 ve 24 saat 800 °C) maruz bırakılmıştır. Mikroyapıları ve faz ilişkileri, sırasıyla taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve x-ışını kırınımı (XRD) teknikleri ile araştırılmıştır. Oksidasyon davranışları ise laboratuvar ortamında 500 °C'de gerçekleştirilen çevrimsel (döngüsel) oksidasyon testleri ile incelenmiştir. İncelenen alaşımların mikroyapıları, α-Fe matris fazı ve Fe2Ti parçacıklarından oluşmuştur. Yaşlandırma ısıl işleminden sonra Fe-10Ti-4Cr ve Fe-10Ti-7Cr alaşımları için, ince Fe2Ti parçacıkları, eş eksenli ve kaba α-Fe tanelerinin hem tane sınırları boyunca hem de tane içlerinde homojen olarak dağılmıştır. Alaşımların ortalama mikrosertlik değerleri artan Cr miktarı ve yaşlandırma süresi ile artmıştır. Artan Cr miktarı ile oksit tabaka kalınlığı ve kütle kazancı azalması oksidasyon direncinin arttığını göstermektedir. İncelenen alaşımlar için yüzey oksit tabakası Fe2O3 olarak belirlenmiştir. Ayrıca, incelenen alaşımlar arasında en yüksek miktarda Cr içeren Fe-10Ti-10Cr yüzey tabakasının altında karma Fe-Cr-Ti oksitleri oluşmuştur.