Metalik Cam ve Kompozitlerinin Üretimi için Vakum Ark Ergitme ve Döküm Fırının Tasarımı Designing of An Arc Melting and Casting Furnace for Production of Metallic Glass and Composites

Yıl 2014, Cilt: 14 Sayı: 3, 25 - 30, 01.12.2014

Aytekin Hitit Ziya Özgür Yazıcı Şükrü Talaş Hakan Şahin

Öz

In this study, the development of a furnace with the capability of vacuum arc melting and casting is described. Melting process of the alloys with high melting temperatures can be achieved by this machine that involves controlled atmosphere and medium vacuum levels via electric arc. It was also aimed to produce metallic glasses with amorphous structure that needs rapid cooling processes. The design scaled for laboratory utilizes several methods applied for the production of metallic glass materials, such as drop casting, tilt casting, suction casting and piston-anvil casting methods. As a result, Cobalt-based bulk glassy alloys and composite structures coated with metallic glass were successfully produced and investigated the microstructural, mechanical and thermal properties of the alloys. © Afyon Kocatepe Üniversitesi

Anahtar Kelimeler

Arc melting/casting furnace, Rapid cooling Metallic glass Composite

Metalik Cam ve Kompozitlerinin Üretimi için Vakum Ark Ergitme ve Döküm Fırının Tasarımı

Öz

Bu çalışmada vakum ark ergitme ve döküm yapabilme yeteneğine sahip bir döküm ocağı tasarımı yapılmıştır. Kontrollü ve orta dereceli vakum seviyelerinin sağlandığı bu cihazda, yüksek ergime sıcaklığına sahip alaşımların ergitme işlemleri yapılabilmektedir. Laboratuvar ölçekli olan bu tasarım, metalik cam malzemelerin üretiminde kullanılan damlatma/düşürme döküm, eğerek döküm, emmeli döküm ve piston-örs döküm yöntemlerinin hepsini içermektedir. Bu yöntemler sayesinde, koruyucu argon atmosferi altında hızlı soğutma sürecinin ihtiyaç duyulduğu amorf yapıya sahip alaşımların üretilebilmesi amaçlanmıştır. Sonuç olarak, tasarlanan vakum ark ergitme ve döküm cihazı ile kobalt esaslı iri hacimli metalik cam alaşımlar ve amorf alaşım kaplı çeşitli metal kompozit malzemeler üretilerek, elde edilen yeni malzemelerin mikroyapı, mekanik ve termal özellikleri incelenmiştir

Anahtar Kelimeler

Ark ergitme/döküm ocağı tasarımı, Hızlı soğutma, Metalik Cam Kompozit

Kaynakça

• Fan J., Zhang Z., Shen B., Mao S.X., 2008, Plastic deformation of a Co based metallic glass composite with in situ precipitated dendritic phases, Scripta Meterialia, 59, 603-606.
• Hoffman D.C., Bulk Metallic Glasses and Their Composites: A Brief History of Diverging Fields, Journal of Materials, Vol.2013, 517904.
• Inoue, A., Shen, B.L., Chang, C.T., 2006, Fe- and Co-based bulk glassy alloys with ultrahigh strength of over 4000 MPa, Intermetallics, 14, 936-944.
• Johnson W.L., 1996, Fundamental Aspects of Bulk Metallic Glass Formation in Multicomponent Alloys, Mater. Sci. Forum Vols. 225-227, p.35-50.
• Kim, Y.L., Busch, R., Johnson W.L., Rulison, A. J., Rhim W.K.K., 1994, Metallic glass formation in highly undercooled containerless electrostatic levitation processing, Applied Physics Letter, Vol.65, 17, 2136-2138. during
• Liu C.T., Chisholm M.F., Miller M.K., 2002, Oxygen impurity and microalloying effect in a Zr-based bulk metallic glass alloy, Intermetallics, 10, 1105–1112.
• Ramachandrarao,P., Ranganathan S., Anantharaman T.R., 1980, Production and characterisation of amorphous alloys at varanasi, Bull., Mater. Sci., Vol.2, No.1, January, 17-29.
• Rao K.J., 2002, Structural Chemistry of Glasses, Elsevier Science, Oxford, UK.
• Suryanarayana C., Inoue A., 2010, Bulk Metallic Glasses, CRC Press, 145-186.
• Torrens- Serra J., Bruna P., Rodriguez-Viejo J., Roth S., Clavaguera-Mora M.T., 2010, Effect of minor additions on the glass forming ability and magnetic properties of Fe-Nb-B based metallic glasses, Intermetallics, 18, 773-780.