Nikel esaslı metalik camların kristallenme davranışlarının incelenmesi

Bu çalışmada, Ni-Co-W-B metalik cam alaşım ailesi içerisinde yer alan iki farklı kompozisyon (Ni35,116Co24,184W23,7B17 ve Ni32,75Co22,55W23,7B15Nb6) ele alınmıştır. Çalışma, bu metalik camların kristallenme davranışı üzerine yürütülmüştür. Numune üretiminin ardından farklı ısıtma hızlarında (5, 10, 20, 40 ve 50 K/dk.) diferansiyel taramalı kalorimetre analizi (DSC) yapılmıştır. Isıtma hızının artırılması ile karakteristik sıcaklıklarda (Tg, Tx ve Tp) artış görülmüştür. Özellikle Ni32,75Co22,55W23,7B15Nb6 alaşımının kristallenme basamaklarının ısıtma hızına daha hassas olduğu saptanmıştır. Niyobyum içeren alaşımın aşırı soğutulmuş sıvı bölge aralığının diğer alaşıma göre daha büyük olduğu tespit edilmiştir. Bu durum camlaşma kabiliyetini değerlendirmek için yeterli olmasa da gelişme gösterdiğine işaret etmiştir. Ayrıca daha geniş aşırı soğutulmuş sıvı bölgesinin görülmesi, Nb elementinin varlığı ile ilişkilendirilmiştir. Bu durum, termal kararlılığın gelişimine sağlanan katkının bir göstergesi olarak değerlendirilmiştir. Termal analizler, Nb içeren alaşımın kristallenme bölgelerindeki karakteristik sıcaklıkların Ni35,116Co24,184W23,7B17 alaşımına göre daha yüksek sıcaklıklara kaydığını göstermiştir. Dolayısıyla Ni32,75Co22,55W23,7B15Nb6 alaşımına ait termal kararlılığın geliştiği yönünde izlenim oluşmuştur. Kinetik incelemeler, Kissinger ve Ozawa yaklaşımları kullanılarak yapılmıştır. Yaklaşımların karakteristik sıcaklıklara bağlı fonksiyonları kullanılarak aktivasyon enerji değerleri değerlendirilmiştir. Ni35,116Co24,184W23,7B17 ve Ni32,75Co22,55W23,7B15Nb6 alaşımının birincil kristallenme aktivasyon enerji değerlerinin birbirine yakın olduğu tespit edilmiştir. Ek olarak alaşımların kristallenme başlangıcı ve büyüme sürecini bölgesel olarak değerlendirmek amacıyla yerel aktivasyon enerji değerleri tespit edilmiştir. Ayrıca, Kissinger eşitliğinden faydalanılarak Ni35,116Co24,184W23,7B17 ve Ni32,75Co22,55W23,7B15Nb6 alaşımına ait sürekli ısıtma dönüşüm (CHT) diyagramlarının alt bölümleri teorik olarak saptanmıştır. Teorik hesaplamalara ait dönüşüm diyagramları, belirli sıcaklık-süre ilişkisine ait ısıl işlemler ile doğrulanmıştır. Bu amaçla, tamamen amorf yapıda üretilen numunelere rastgele seçilen farklı sıcaklık ve bekletme süreleri boyunca ısıl işlem uygulanmıştır. X-ışını kırınım analizi (XRD) aracılığıyla her bir numunenin mikroyapısında çökelen fazlar hakkında bilgi edinilmiştir. Isıl işlemi yapılmış amorf numunelerin analizleri, ısıl işlem sürecinde sırasıyla nikel katı çözeltisi (Niss) ve CoWB kristal fazlarının çökeldiğini göstermiştir. Ayrıca, XRD analizinde tespit edilen kristal fazların CHT diyagramlarında yer alan faz sınırı bölgeleri ile uyum sergilediği gözlenmiştir. Son olarak Ni35,116Co24,184W23,7B17 ve Ni32,75Co22,55W23,7B15Nb6 alaşımlarının amorf ve kristallendirilmiş hallerinin mekanik özellikleri hakkında bilgi edinmek amacıyla belirli sıcaklık ve sürelerde ısıl işlem görmüş numunelerin mikrosertlik değerleri ölçülmüştür. Ölçüm sonucu, sıcaklıkla birlikte çökelmiş olan nano boyutlu fazların sertlik değerini kademeli olarak artırdığını ortaya koymuştur. 900K'de 0-500dk. süreleri boyunca ısıl işlemi yapılan Ni35,116Co24,184W23,7B17 alaşımının sertlik değerleri, 1231-1448 HV aralığında ölçülmüştür. Nb katkılı Ni32,75Co22,55W23,7B15Nb6 alaşımının mikrosertlik değerleri ise 1259-1530 HV aralığında ölçülmüştür. Yapı içerisinde yüksek miktarda ve nano boyutta çökelen ultra yüksek sertliğe sahip CoWB fazı kristallerinin sertlik değerlerinde artışa neden olduğu tespit edilmiştir.