Titanyum diborürün bağlayıcı alaşım ile basınçsız sinterlenmesi ve karakterizasyonu

Abstract

Bu çalışmada TiB2 takviyeli Ni ve Fe alaşım matrisli kompozitler nispeten düşük sıcaklıkta basınçsız sinterleme ile üretilmiştir. TiB2 yüksek sertlik ve korozyon direncine sahip olan bir yüksek sıcaklık seramiğidir. Bağ yapısı ve düşük difüzyon katsayısı nedeniyle TiB2'yi saf halde sinterlemek güçtür. Bu nedenle sinterlenmesi için 1800 oC ve üzerinde sıcaklıklar gerekmektedir. Sinteleme sıcaklığı, metal bağlayıcı eklenerek düşürülebilmektedir. Ni, Fe ve alaşımları TiB2'nin sıvı faz sinterlenmesi için faydalı katkılar olarak bilinmektedir. Bu çalışmada ağırlıkça % 10, 17,5 ve 25 oranlarında TiB2 içeren Ni, Fe ve alaşımı matrisli kompozitler argon atmosferinde basınçsız sinterleme ile 1375 oC'de üretilmiştir. %10 Ni matrisin, bu sıcaklıkta sürekli bir matris oluşturmak için yeterli olmadığı bulunmuştur. Üretilen kompozitlerde ham bağıl yoğunluklar yaklaşık %65-70 ve sinterlenmiş bağıl yoğunluklar % 88-90 olmuştur. En yüksek sertlik ve eğme dayanımı değerleri, %25 Ni matrisli kompozitte sırasıyla 1556±115 HV0.2 ve 279 MPa değerleri ile elde edilmiştir. PEG kullanımı veya ılık sıkıştırma uygulaması yoğunluğu veya mikrosertliği arttırmada etkili bulunmamıştır. TiB2 parçacıklarının 6-10 mikrometre aralığında olduğu görülmüştür. Bazı deneylerde başlangıç tozlarına WC-Co ortamında bilyeli öğütme uygulanmıştır. Öğütülmüş tozlardan üretilmiş olan kompozitlerin mekanik özellikleri diğerleri ile benzer olmuştur fakat TiB2 parçacıkları 2-4 mikrometre aralığında olarak daha küçüktür. Kompozitlerin öğütme ortamından kaynaklanan WC parçacıklarını içerdiği SEM ve EDS analizleri ile belirlenmiştir. Fe, Fe+Ni ve Fe+Ni+Co matrisli kompozitlerin özellikleri, Ni matrisli kompozitlerden daha düşük olmuştur.