Development of high strength lightweight high entropy alloys (LWHEAs)

Bu tez çalışmasında düşük yoğunluklu elementlerin YEA oluşturma yeteneği ayrıntılı olarak incelenmiştir. Bu bağlamda, B, Mg, Al, Si, Ti, V, Cr, Mn gibi hafif veya nispeten hafif elementler ve bu elementlerin Cu, Ni gibi yüksek yoğunluklu elementlerle kombinasyonları, çelik malzemelerin yoğunluğuna kıyasla (~7,86 gr/cm3) yeni HYEA'lar üretmek için kullanılmıştır. Bu tez, HYEA'ların tasarımını, üretimini ve karakterizasyonunu içermektedir. Bu tür alaşımlarda kullanılacak uygun elemanların seçimi tasarımı, termofiziksel hesaplamalar, Thermo-Calc YEA veritabanı ve Vienna Ab Initio Simülasyon Paketi (VASP) ile ilk prensip hesaplaması esas alınarak gerçekleştirilmiştir. İlk olarak, bu hesaplama yöntemleri ile seçilen elementlerin HEA oluşturma kabiliyeti ve bunların kompozisyonu belirlenmiştir. Daha sonra, seçilen bileşimler, emişli döküm tekniğine uyarlanmış bakır tablalı ergitme düzeneği ile üretilmiştir. HYEA'lar, elektron mikroskobu (SEM, TEM), X-ışını kırınımı (XRD) ve termal analiz teknikleri kullanılarak ayrıntılı olarak incelenmiştir. Ayrıca, basma testleri ile de bu numunelerin mekanik özellikleri incelenmiştir. HEA'lar arasından en umut vadeden alaşım, nispeten düşük yoğunluğa sahip (6,76 gr/cm3) alaşım Cu29Ni29Al14Ti14Cr14 olmuştur. Emişli dökümle üretilmiş HYEA, Thermo-Calc yazılımı yardımıyla oluşturulan faz diyagramına dayanarak 2 sa. boyunca 900 °C'de tavlanmıştır. Tavlanmış Cu29Ni29Al14Ti14Cr14 HYEA, 855 MPa basma dayanımı, % 22,6 süneklik ve 338 HV sertlik ile optimum mekanik davranış sergilemektedir. Ayrıca, Cu29Ni29Al14Ti14Cr14 HYEA, indüksiyon döküm tekniği kullanılarak endüstriyel saflıkta hammaddelerden büyük boyutta üretilmiştir. 900 ° C'de 2 sa. tavlanmış 5 mm'lik silindirik numuneler, 902 MPa akma dayanımı, 1332 MPa kırılma dayanımı ve % 12,7 süneklik göstermektedir.