Investigation of Surface Properties of Boronized Ni-Mg Alloy added 5% Mg

Year 2020, Volume: 23 Issue: 1, 97 - 104, 01.03.2020

İsmail Yıldız İbrahim Güneş

https://doi.org/10.2339/politeknik.512600

Cited By: 2

Abstract

In this study, Boronation of Ni-Mg alloy containing 95% Ni and 5% Mg was carried out. In order to produce the alloy material, Ni and Mg metal powders were mixed in a single-phase powder mixer for 24 hours to mix homogeneously in suitable containers by powder metallurgy method. Mixed powders were poured into specially designed cylindrical molds and pressed under 300 bar pressure and then sintered at 530 ° C in tube furnace under Ar atmosphere. The samples produced by sintering were subjected to hardness and density tests respectively. In addition, sintered samples were made by using commercial Ekabor powder at a temperature of 900 and 1000 ° C for 1.5-4.5 hours. The boride layer thickness of the boronized samples was measured by means of an optical microscope. Boron phases were determined by XRD analysis. Boronized Nickel-Magnesium samples yielded Ni3B, Ni2B, NiB and Mg phases as a result of XRD analysis. The boride layers with different thicknesses were measured on the Ni-Mg samples obtained depending on the increasing boring temperature and time. It has caused a porous structure in microstructure in addition to the fact that Mg content helps to boron and affects the growth of boride layers.

Keywords

Nickel, Mg, boride layer, microstructure, phases

Borlanmış % 5 Mg Katkılı Ni-Mg Alaşımının Yüzey Özelliklerinin İncelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, % 95 Ni ve % 5 Mg içeren Ni-Mg alaşımının borlama işlemi gerçekleştirilmiştir. Alaşım malzemesini üretmek için toz metalurjisi yöntemiyle Ni ve Mg metal tozları uygun kaplar içerisinde homojen bir şekilde karışması için tek faza sahip elektrik motorlu döner bir karıştırıcıda 24 saat süreyle karıştırılmıştır. Karıştırılan tozlar özel olarak tasarlanmış silindirik kalıplara dökülerek 300 bar basınç altında preslendikten sonra Ar atmosferi ortamında tüp fırın içerisinde 530 °C sıcaklıkta sinterleme işlemine tabi tutulmuşlardır. Sinterlenerek üretilen numunelere sırasıyla sertlik ve yoğunluk testleri uygulanmıştır. Ayrıca, sinterlenerek üretilmiş numunelere kapalı fırın ortamında 900 ve 1000 °C sıcaklıklarda 1.5 – 4.5 saat sürelerde ticari Ekabor tozu kullanılarak borlama işlemi gerçekleştirilmiştir. Borlanan numunelerin borür tabaka kalınlıkları optik mikroskop yardımıyla ölçülmüştür. Borlama işlemi sonucunda elde edilen borür fazları XRD analizi ile belirlenmiştir. Borlanmış Nikel-Magnezyum numunelerinin XRD analizi sonucunda Ni3B, Ni2B, NiB ve Mg fazları elde edilmiştir. Artan borlama sıcaklığı ve süresine bağlı olarak elde edilen Ni-Mg numuneler üzerinde farklı kalınlıklarda borür tabakaları ölçülmüştür. Mg içeriğinin borlama olayına yardımcı olması ve borür tabakalarının büyümesine etki etmesinin dışında mikroyapıda gözenekli bir yapı oluşmasına neden olmuştur.

Keywords

Nikel, Mg, Borür tabakası, Mikroyapı, fazlar

References

• 1. Sen, S., Sen, U. and Bindal, C., “The growth kinetics of borides formed on boronized AISI 4140 steel”, Vacuum, 77: 195-202, (2005)
• 2. Keddam, M., Kulka, M., Makuch, N., Pertek, A. and Małdzinski, L., “A kinetic model for estimating the boron activation energies in the FeB and Fe2B layers during the gas-boriding of Armco iron: Effect of boride incubation times”, Applied Surface Science, 298: 155–163, (2014)
• 3. Makuch, N. and Kulka, M., “Microstructural characterization and some mechanical properties of gas-borided Inconel 600-alloy”, Applied Surface Science, 314: 1007-1018, (2014)
• 4. Kulka, M., Dziarski, P., Makuch, N., Piasecki, A. and Miklaszewski, A., “Microstructure and properties of laser-borided Inconel 600-alloy”, Applied Surface Science, 284: 757-771, (2013)
• 5. Yıldız, I., Gunes, I. and Ulker, Ş., “Borlanmış Fe-Mg Alaşımının Aşınma Davranışının İncelenmesi”, 1st International Symposium on Light Alloys and Composite Materials, 138-141, (2018)
• 6. Gunes, I., Keddam, M., Chegroune, R. and Ozcatal, M., “Growth kinetics of boride layers formed on 99.0% purity Nickel”, Bulletin of Materials Science, 38: 1113–1118, (2015)
• 7. Sista, V., Kahvecioglu, O., Kartal, G., Zeng, Q.Z., Kim, J.H., Eryilmaz, O.L., and Erdemir, A., “Evaluation of electrochemical boriding of Inconel 600”, Surface & Coatings Technology, 215: 452-459, (2013)
• 8. Gunes, I. and Ulker, Ş., “Investigation of tribological properties of boride layers formed on 99.0% purity nickel”, Journal of the Balkan Tribological Association, 4: 3703-3713, (2016)
• 9. Gunes, I. and Yıldız, I., “Investigation of Adhesion and Tribological Behavior of Borided AISI 310 Stainless Steel”, Revista Materia, 21: 61-71, (2016)
• 10. Ortiz-Domínguez, M., Keddam, M., Elias-Espinosa, M., Ramírez-Cardona, M., Arenas-Flores, A., Zuno-Silva1, J., Cervantes-Sodi, F., and Cardoso-Legorret, E., “Characterization and boriding kinetics of AISI T1 steel”, Metallurgical Research Technology, 116: 102-113, (2019)
• 11. Barkat, A., Hammou, A.D. and Allaoui, O., “Effect of Boriding on the Fatigue Resistance of C20 Carbon Steel”, Acta Physica Polonica A, 132: 813-815, (2017)
• 12. Shchukin, V.G. and Marusin, V.V., “Induction boriding of steels”, Inorganic Materials: Applied Research, 6: 382–387, (2015).
• 13. Ueda, N., Mizukoshia, T., Demizua, K., Sonea, T., Ikenaga, A., Kawamoto, M., “Boriding of Nickel By The Powder-Pack Method”, Surface and Coatings Technology, 126: 25-30, (2000)
• 14. Anthymidis, K. G., Zinoviadis, P., Roussos, D., Tsipas, D. N., “Boriding of Nickel in a Fluidized Bed Reactor”, Material Research Bulletin, 37: 515-522, (2002)