Geleneksel sinterleme ve spark plazma sinterleme yöntemlerinin nanokristal yapılı CoCrFeNi yüksek entropili alaşımın mikroyapısal özellikleri ve sertliği üzerine etkilerinin araştırılması

Abstract

CoCrFeNi YEA’ları mekanik alaşımlama yöntemiyle üretilerek geleneksel sinterleme ve spark plazma sinterleme yöntemleriyle konsolide edilmiştir. Sinterleme yöntemi ve sıcaklıklarının bir fonksiyonu olarak mikroyapıların incelenmesi için x-ışınları difraksiyonu (XRD), odaklanmış iyon demeti mikroskobu (FIB) ve geçirimli elektron mikroskobu (TEM) yöntemleri kullanılmıştır. Elde edilen sonuçlar, alaşımlanmış yapıların tek fazlı yüzey merkezli kübik (ymk) kristal yapıya sahip olduğunu göstermiştir. Bununla birlikte, aynı sıcaklıklarda uygulanan spark plazma sinterleme sonrasında alaşımların mikroyapılarında ymk kristal yapıya sahip matris fazına ilave olarak Cr7C3 fazının da oluştuğu tespit edilmiştir. Mekanik alaşımlanmış yapıların tane boyutu 10 nm civarında iken, 1000 ve 1100 °C’deki geleneksel sinterleme sonrasında tane boyutu sırasıyla 450 nm ve 1,5 µm değerlerine ulaşmış, bu da nanokristal yapılı CoCrFeNi alaşımının geleneksel sinterleme ile termal kararlığını koruyamadığını göstermektedir. Mekanik alaşımlanmış tozların spark plazma sinterleme ile 1100 °C’de konsolidasyonu sonrası YEA’nın tane boyutu yaklaşık 355 nm olarak elde edilmiş olup bu değer aynı sıcaklıkta geleneksel sinterleme ile elde edilmiş alaşımın tane boyutundan daha küçüktür. Buna göre, CoCrFeNi YEA’sının mekanik alaşımlama sonrası 4,6 GPa olarak tespit edilen sertliği, 1100 °C’deki geleneksel sinterleme sonrasında görülen tane büyümesi nedeniyle 2,1 GPa’ya düşmüş, ancak 1100 °C’de spark plazma sinterleme ile konsolidasyon sonucunda sertlik değeri 3,6 GPa olarak korunmuştur.