FeNiCoCu yüksek entropili alaşımlarının ultrasonik sprey piroliz tekniği ile üretimi ve karakterizasyonu

Yüksek Entropili Alaşımlar, (YEA'lar) Metalurji ve Malzeme Mühendisliği'nin yeni ve ilgi çeken araştırma alanı haline gelmiştir. Gün geçtikçe, bu yeni araştırma alanı, üretilen yüksek entropili alaşımların ortaya çıkardığı daha özgün ve üstün özellikler ve geniş işlevsel ve yapısal uygulamalarda kullanılabilir olması ile önemini gittikçe artırmaktadır. Günümüze kadar, geleneksel alaşım sistemlerinin geliştirilmesi, bir veya iki ana element içeren alaşımlara diğer alaşımlama elementlerinin az miktarda eklenmesiyle özelliklerin geliştirilmesi esasına dayanmaktayken, yüksek entropili alaşımlar ise, çok sayıdaki elementin eşit veya eşite yakın oranlarda karıştırılmasıyla üretilirler ve intermetalik veya amorf fazlar yerine basit katı çözelti fazları ile oluşmaya eğilimlidirler. Şimdiye kadarki çalışmaların çoğu, yüksek entropili alaşımların nanoyapıda oluştuğunu raporlamıştır. Nanoyapılı malzemeler ilk defa sentezlendiği günden bu yana üstün özellikleriyle dikkat çekmiştir. Nanoyapılı metaller genellikle arzu edilen kimyasal, mekanik, manyetik, elektronik ve optik özellikler sergilerler. Nanoyapıdaki metallerin sentezlenmesi için farklı yöntemlerin geliştirilmesi, uygulama alanlarının genişliği nedeniyle büyük ilgi çekmiştir. Nanoyapıdaki malzemelerin sentezi için kullanılan prosesin partikül morfolojisi, parçacık boyutu, boyut dağılımı ve kompozisyonu gibi parçacık karakteristiklerini kontrol etmesi önemlidir. Ultrasonik Sprey Piroliz (USP) yöntemi, arzu edilen parçacık morfolojileri, boyutları ve kompozisyonları ile yüksek saflık ve boyut kontrollü parçacıklar elde edilmesini sağlayan bir nanopartikül üretim yöntemidir. Bu çalışmanın amacı, FeNiCoCu Yüksek Entropi Alaşım partiküllerinin Ultrasonik Sprey Piroliz – Hidrojen Redüksiyonu (USP-HR) yöntemi ile üretmek ve elde edilen partiküller üzerinde üretim parametrelerinin etkilerini belirlemektir. Yapılan deneyler ile sıcaklık ve başlangıç çözelti molaritesinin elde edilen partiküller üzerindeki etkisi incelenmiştir. Farklı parametreler ile üretilen FeNiCoCu yüksek entropili alaşımlarının karakterizasyonu, X-ışınları kırınımı (XRD), Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), Enerji Dağılım Spektrometresi (EDS) ve X-ışını Fotoelektron Spektroskopisi (XPS) ile gerçekleştirilmiştir. Üretilen partiküllerin karakterizasyon çalışmaları sonucunda, parçacıkların tüm indirgenme sıcaklıklarında ve başlangıç çözeltisi molaritelerinde küresel ve dar boyut aralığında olduğu saptanmıştır. Artan redüksiyon sıcaklığı ile ortalama partikül boyutlarının artma eğilimi gösterdiği gözlenmiştir. Aynı şekilde, artan çözelti konsantrasyonları ile daha büyük partiküller elde edilmiştir. SEM görüntülerinde, mikron-altı boyuttaki partiküllerin daha küçük boyuttaki nanokristalin partiküllerin aglomerasyonu ile oluştukları görülmüştür. XPS karakterizasyonu ile USP-HR yöntemiyle üretilen yüksek entropi alaşımlı alaşım nanopartiküllerin yüzeyinde ince bir Cu tabakası bulunmuştur ve elde edilen FeNiCoCu YEA partiküllerinin hibrid nanopartikül olarak tanımlanabileceği değerlendirilmiştir.