Investigation of Preheat Temprature Effect on the Sturcture of Functionally Graded Ni3Al/NiAl/NiTi Intermetallic Compound

Abstract

In this study, a functional graded material (FGM) consisted of NiTi NiAl and Ni3Al were manufactured by self-propagating high-temperature synthesis (SHS) technique. These three different compound powders were mixed in a rotating container after accurately weighed and cold compacted under 200 MPa pressure. These pressed samples were produced for 200, 300 and 400 ° C preheating temperature by igniting with high voltage under argon gas atmosphere. The microstructures of these functional graded materials were examined by microscopy, Scanning Electron Microscopy (SEM) and X-Ray Diffraction (XRD). Consequently, functional graded material successful generated by SHS in every three preheating temperature and the metallic desired compounds were obtained but, it was seen that apart from the main phases in the intersection there are other phases with more melting and gaps.

Keywords

• -

Ön Isıtma Sıcaklığının Ni3Al/NiAl/NiTi Bileşiklerinden Oluşan Fonksiyonel Derecelendirilmiş Malzemenin Yapısına Etkisinin İncelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, Ni3Al/NiAl/NiTi bileşiklerinden oluşan fonksiyonel derecelenmiş malzeme(FDM) kendi kendine ilerleyen yüksek sıcaklık sentezlemesi (KKIYSS) tekniği ile üretilmiştir. Bu üç farklı bileşiği oluşturacak tozlar hassas bir şekilde tartıldıktan sonra mekanik olarak karıştırılmış ve 200 MPa basınçla preslenmiştir. Preslenen numuneler, 200, 300 ve 400 °C ön ısıtma sıcaklıklarında yüksek voltajlı tutuşturma yöntemi (YVTY) ile argon gazı atmosferinde ateşlenerek üretimi gerçekleştirilmiştir. Üretilen bu fonksiyonel derecelenmiş malzemelerin mikroyapıları optik mikroskop, Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ve X-Işınları Kırınım Cihazı (XRD) ile incelenmiş. Sonuç olarak, KKIYSS yöntemi ile her üç ön ısıtma sıcaklığında da fonksiyonel derecelenmiş malzeme başarıyla üretilmiş ve istenen metaller arası bileşikler elde edilmiş ancak arakesitlerde daha fazla ergime ve boşluk ile birlikte ana fazlar dışında fazların da oluştuğu görülmüştür.

Keywords

• FDM, KKIYSS, NiTi, NiAl, Ön ısıtma sıcaklığı

References

1. Koizumi M. “FGM Activities in Japan”. Composites Part B: Engineering, 28(1-2), 1-4, 1997.
2. Kieback B, Neubrand A, Riedel H. “Processing Techniques for Functionally Graded Materials”. Materials Science and Engineering: A, 362(1-2), 81–106, 2003.
3. Sobczak JJ, Drenchev L. “Metallic Functionally Graded Materials: A Specific Class of Advanced Composites”. Journal of Materials Science & Technology, 29(4), 297-316, 2013.
4. Burkes DE, Moore JJ, “Microstructure and Kinetics of a Functionally Graded NiTi–TiCx Composite Produced by Combustion Synthesis”. Journal of Alloys and Compounds, 430(1-2), 274–281, 2007.
5. Mahamood RM, Esther TAM, Shukla M, Pityana S. “Functionally Graded Material: An overview”. Proceedings of the World Congress on Engineering, London, United Kingdom, July, 4-6, 2012.
6. Morris GD, Muñoz-Morris., MA. “Intermetallics: Past, Present and Future”. Revista de Metalurgia, 41(Extr), 498-501, 2005
7. Ergin N. Fe-Al İntermetalik Malzemenin Basınç Destekli Hacim Yanma Sentezi ile Üretimi ve Özelliklerinin İyileştirilmesi. Yüksek Lisans Tezi, Sakarya Üniversitesi, Sakarya, Türkiye, 2007.
8. Rajan TPD, Pillai RM, Pai BC. “Functionally Graded Al– Al3Ni in Situ Intermetallic Composites: Fabrication and Microstructural Characterization”. Journal of Alloys and Compounds, 453(1-2), L4–L7, 2008.

9. Zhang ML, Liu J, Yuan ZR, Hirai T. “Properties of TiC-Ni3Al Composites and Structural Optimization of TiC-Ni3Al Functionally Gradient Materials”. Materials Science and Engineering 203(1-2), 272-277, 1995.
10. Chen L, Jiandong H, Guo Z, Lou Q, Wang Z. “Ni-Al Functionally Graded Materials by Laser Self-Propagating High-Temperature Synthesis, Materials Transactions”. Materials Transactions, 45(9), 2791-2793, 2004.
11. Özdemir O, Zeytin S, Bindal C. “A Study on NiAl Produced by Pressure-Assisted Combustion Synthesis”. Vacuum, 84(4), 430–437, 2010.
12. Čapek J, Kučera V, Fousovà M, Vojtěch D. “Preparation Of the NiTi Shape Memory Alloy by the TE-SHS Method– Influence of the Sintering Time”. 22nd International Conference on Metallurgy and Materials, Brno, Czech Republic, 15-17 May 2013.
13. Kaya M, Orhan N, Kurt B. “Gözenekli NiTi ŞHA’ın Toz Metalurjisi ile Üretimi ve Ön Isıtma Sıcaklığının Gözenek Oluşumu Üzerindeki Etkisi”. Fırat Üniversitesi Doğu Anadolu Araştırmaları Dergisi, 23(4), 931-936, 2008
14. Wisutmethangoon S, Denmud N, Sikong L. “Effect of Preheating Temperature and Chamber Pressure on the Properties of Porous NiTi Alloy Prepared by SHS Technique”. World Academy of Science, Engineering and Technology, 68(1), 1694, 2012.
15. Michalski A, Jaroszewicz J, Rosiński M, Siemiaszko D. “NiAl–Al2O3 Composites Produced by Pulse Plasma Sintering with the Participation of the SHS Reaction”. Intermetallics, 14(6), 603-606, 2006.
16. Kaya M. Toz Metalurjisi ile Üretilen NiTi Şekil Hatırlamalı Alaşımların Metalurjik ve Mekanik Karakteristiklerinin İncelenmesi. Doktora Tezi, Fırat Üniversitesi, Elazığ, Türkiye, 2008.
17. Yeh CL, Sung WY. “Synthesis of NiTi Intermetallics by SelfPropagating Combustion”. Journal of Alloys and Compounds, 376(1-2), 79–88, 2004.
18. Dong HX, Jiang Y, He YH, Song M, Zou J, Xu NP, Huang BY, Liu CT, Liaw PK. “Formation of Porous Ni–Al Intermetallics Through Pressureless Reaction Synthesis”. Journal of Alloys and Compounds, 484(1-2), 907–913, 2009.
19. Kılıç M, Kırık İ, Kurt B, Orhan N. “Fonksiyonel Derecelendirilmiş Ni3Al/NiAl/NiTi İntermetalik Bileşiğine Ön Isıtma Sıcaklığının Etkisinin İncelenmesi”. 15th International Materials Symposium, Denizli, Turkey, 15-17 October 2014.