Borlama işleminin CrFeMnNbNi yüksek entropili alaşımının aşınma özelliklerine etkisinin incelenmesi

Bu tez çalışmasında, yüksek entropi prensibine dayalı olarak, eş atomik veya buna yakın oranlarda en az beş farklı elementin katılımıyla oluşturulan çok bileşenli bir alaşım sistemi sentezlenmiştir. Bu alaşım, elementlerin rastgele dağılım gösterdiği katı çözelti fazları oluşturma eğiliminde olan, geleneksel alaşımlardan farklı olarak yüksek konfigürasyonel entropiye sahip yeni nesil bir malzeme sınıfı olan yüksek entropili alaşımlar kapsamındadır. Alaşım; Cr, Fe, Mn, Nb ve Ni elementleri %99 saflıkta külçe formunda vakumlu ark eritme yöntemi kullanılarak imal edilmiştir. Çalışmanın amacı imal edilen bu CrFeMnNbNi alaşımını borlama işlemine tabi tutarak alaşım üzerindeki etkisini belirlemek ve mikro yapılarını incelemektir. Çalışmada hazırlanan CrFeMnNbNi alaşımına 950 °C'de 5 saat borlama işlemi uygulanmıştır. Optik mikroskop ile gerçekleştirilen mikroyapı analizlerinde, karakteristik dendritik ve interdendritik morfolojiler tespit edilmiştir. Farklı bölgelerden elde edilen EDS (Enerji Dağılımlı Spektroskopi) verileri doğrultusunda elementel dağılımlar incelenmiş, kimyasal bileşim oranları üzerinden olası faz oluşumları değerlendirilmiştir. Borlama sonucunda mikro yapıda, mekanik özelliklerde, aşınma direncinde bazı değişiklikler meydana gelmiştir ve bu değişimler detaylı olarak incelenmiştir. CrFeMnNbNi yüksek entropili alaşımının XRD ve SEM testinde termodinamik hesaplamalar sonucunda mikro yapısıda üç ana fazı bulunduğu belirlenmiştir. Bunlar Laves, FeNi ve FeCr dan oluşmuştur. Borlama işlemi sonrasında yüzeyde 30-40 µm kalınlığında metalik borlama tabakası oluşmuştur. Borür tabakası sayesinde, alaşım sertliği ve kalıntı elastik modül değeri yaklaşık 5 kat artarak 2800 HV'ye kadar çıkmıştır. YEA üzerinde gerçekleştirilen nanoindentasyon testlerinde sertlik ve kalıntı elastik modülün Laves fazında en yüksek (10.9-190 GPa), FeNi fazında ise en düşük (2.74-128 GPa) olduğu görülmüştür. İncelemeler sonucunda alaşım sertliği en yüksek değerlerine (24-302 GPa) borür tabakasında ulaştığı görülmüştür. Aşınma testlerinde borlamanın aşınma kayıplarını doğrudan etkilediği ve %96'ya kadar azalttığı sonucuna varılmıştır.