Design and processing of multi-phase high entropy alloys

Yüksek ve orta entropili alaşımlar (YEA) olarak bilinen çoklu element alaşımlar (MPEA), yüksek seviyede çarpılmaya uğramış kristal yapıları nedeniyle pratikte umut vadeden özelliklere sahiptir. Çoklu element yapılarının, ana elementler olarak kullanılması, yeni alaşım tasarımları ve bunların üretimi için yeni bir platform sağlamaktadır. MPEA bir yapıya eklenen başka bir heterojen faz, bu alaşımların mekanik özelliklerinin gelişmesini sağlamaktadır. Bu nedenle, heterojen MPEA'lar, geleneksel alaşımların çoğunda görülen mukavemet-gerinim takasını ele almaktadır. Bu tezde, iki yeni heterojen yüksek entropi alaşımının (HEA) mikro yapıdaki değişimleri ve mekanik özellikleri, termo-mekanik prosesler ile incelenmiştir. CALPHAD kullanılarak alaşımların bileşimi kontrol edilmiş ve doğrulanmıştır. Buna göre alaşımların döküm işlemi gerçekleştirilmiştir. Homojenize edilen numunelerin, yüksek sünekliğe sahip, tek fazlı ve eş eksenli yüzey merkezli kübik (YMK) yapıya sahip olduğu gözlemlenmiştir. Alaşımların sahip olduğu yüksek süneklik özelliği, oda sıcaklığında uygulanan haddeleme işlemi sırasında herhangi bir çatlak oluşumu meydana gelmeden malzeme kalınlığının daha fazla azaltılabilmesini sağlamıştır. Bu çalışma, daha yüksek tavlama sıcaklıklarında mikro yapıda bulunan sigma fazının etkisinin daha önemli hale geldiğini doğrulamaktadır. Ancak, daha sert yapıda olan hacim merkezli kübik (HMK) fazının katkısı, artan tavlama sıcaklığının ile ters orantılı olarak azalmıştır. Bu çalışmada, sigma fazının ve rekristalizasyon derecesinin YEA'nın mikroyapı gelişimi ve mekanik özellikleri üzerindeki etkileri incelenmiştir. Bunlara ek olarak, tavlama ısıl işlemi uygulanan numuneler, plastik deformasyon altında dönüşüm kaynaklı plastisite (TRIP) davranışı sergilemektedir. Sonuçlar incelendiğinde sigma fazının TRIP mekanizmasını sınırlandırdığı görülmüştür. Keza TRIP destekli HMK fazı sigma fazı arttıkça düşüş göstermektedir. Bu nedenle, bu çalışmada tasarlanan TRIP destekli, çok fazlı YEA, 30 dakika 750°C'de tavlanan numunelerde akma mukavemeti 1 GPa olarak gözlenmiş ve kopma noktasında yaklaşık %10 gerinim elde edilen bir alaşım kombinasyonu sağlanmıştır. Ayrıca, bu çalışma homojenleştirme, haddeleme, tavlama ve yaşlandırmanın uygun bir kombinasyonunu önererek yüksek mukavemete sahip yeni bir HEA sunar.