Fe-FeB-Cu-C içeren malzemelerde gama radyasyon zırhlama özelliklerinin araştırılması

Bu çalışmada, toz metalurjisi (Powder Metallurgy-PM) yöntemi ile farklı oranlarda Fe, FeB, Cu ve C içeren kompozit malzemeler üretilmiş, bu malzemelerin mikroyapısal özellikleri ile gama zırhlama performansları detaylı olarak araştırılmıştır. Mikroyapısal analizlerde X-ışını difraktometresi (XRD), alan emisyonlu taramalı elektron mikroskobu (FEG-SEM), enerji dağılımlı X-ışını spektrometresi (EDS) ve Raman spektroskopisi; gama zırhlama özelliklerinin belirlenmesinde ise NaI(Tl) dedektörü ve 60Co nokta kaynağı kullanılmıştır. FEG-SEM görüntülerinde tüm numunelerin farklı bölgelerinde morfolojik düzensizlikler ve belirgin çatlak oluşumları dikkat çekmiştir. XRD analizlerinde numunelerin tamamında 2θ≈44° civarında yoğun bir pik gözlemlenmiştir ve bu pik Fe'nin (110) düzlemine karşılık gelmektedir. Ayrıca 2θ≈64° ve 82° civarlarında Fe'nin (200) ve (211) düzlemleri ile ilişkili diğer karakteristik pike de rastlanmıştır. Raman analizleri sonucunda tüm numunelerde 1350 cm-1 (D bandı) ve 1580 cm-1 (G bandı) civarında iki temel pik belirlenmiştir. D bandının yüksekliği yapıda düzensizliğe ve amorf karbon içeriğine işaret etmektedir. Gama zırhlama karakterizasyonu kapsamında lineer azaltma katsayısı (LAC), kütlesel zayıflatma katsayısı (MAC), yarı değerlik kalınlığı (HVL), ondalık değerlik kalınlığı (TVL) ve ortalama serbest yol (MFP) parametreleri 1,173 MeV ve 1,332 MeV enerjiye sahip gama fotonları için belirlenmiştir. Elde edilen deneysel MAC değerleri, XCOM veri tabanı kullanılarak hesaplanan teorik değerlerle karşılaştırılmış ve genel olarak %14'ün altında hata oranları elde edilmiştir. En düşük hata %1,35 ile C numunesinin 1,332 MeV enerjisindeki MAC değeri için, en yüksek hata ise %13,89 ile A numunesinde bulunmuştur. A numunesi, her iki enerji seviyesinde de en yüksek MAC ve LAC değerlerine, buna karşılık en düşük HVL, TVL ve MFP değerlerine sahiptir. Bu özellikler A numunesinin gama ışınlarını diğer numunelere kıyasla daha etkin bir şekilde zayıflatabildiğini ortaya koymaktadır. D numunesi ise benzer şekilde yüksek zayıflatma kapasitesi göstermiş ve A numunesinin ardından ikinci sırada yer almıştır. Sonuç olarak, çatlak oluşumu gibi bazı yapısal dezavantajlara rağmen, özellikle yüksek korozyon direnci ve termal kararlılığı sayesinde bu tür FeB, Cu ve C katkılı malzemeler belirli gama zırhlama uygulamalarında potansiyel adaylar olabilir.