Research Article
BibTex RIS Cite

Mekanokimyasal Yöntemle FeB ve Fe2B Bileşiklerinin Üretimi ve Karakterizasyonu

Year 2024, EARLY VIEW, 1 - 1

Ülkü Aslı Çelik Talha Sunar Dursun Özyürek Metin Gürü

https://doi.org/10.2339/politeknik.1288108

Abstract

Bu çalışmada, demir ve bor tozları, farklı oranlarda (molar ağırlıklarına göre) spex tipi öğütme cihazında mekanokimyasal işlemle (katı faz reaksiyonu) FeB ve Fe2B bileşikleri elde edilmiştir. Farklı mol oranlarında karıştırılan demir ve borun muhafazası ve hassas ölçümleri Glove-Box ile argon atmosferinde gerçekleştirilmiştir. Alaşımların sinterleme sıcaklığının tespiti için Termogravimetrik ve Diferansiyel Termal Analiz; faz bileşimlerini ve mikroyapılarını incelemek amacıyla da X-ışını kırınım analizi (XRD) ve Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) analizleri yapılmıştır. Yapılan çalışmalar sonucunda, yüksek oranda amorf yapıda ve ağırlıklı olarak hedeflenen Fe2B ve FeB bileşikleri üretilmiştir. Stokiyometrik katsayılardan kaynaklı olarak FeB bileşimine ait piklerin daha belirgin olduğu görülmüştür. EDS analizinden numunelerin yüzeyinde bulunan demir ve bor elementlerinin yapıda homojen bir dağılım sergilediği anlaşılmıştır. Sertlik sonuçlarına göre, FeB olarak hedeflenen numunenin, Fe2B olarak hedeflenen numunelere göre daha sert olduğu anlaşılmaktadır. Bu çalışma farklı oranlardaki bileşimlerin sentezlenmesiyle bölgesel sertlik rejimlerine sahip ileri malzemelerin üretilebilmesine katkı sağlayacaktır.

Keywords

Demir-borür bileşikleri mekanokimyasal yöntem katı faz reaksiyonu.

Supporting Institution

Karabük Üniversitesi

Project Number

FYL-2019-2046

Thanks

Yazarlar Karabük Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinatörlüğüne bu çalışmanın gerçekleştirilmesi sırasında yaptıkları finansal yardımları dolayısıyla teşekkür ederler. (FYL-2019-2046)

References

  • [1] Zengin A., Aka B., Gençay S. and Uzun M., “Bor Madeninin Endüstriyel Uygulamaları”, European Journal of Science and Technology, 46: 161–178, (2022).
  • [2] Turkbay T., Bongono J., Alix T., Laratte B. and Elevli B., “Prior knowledge of the data on the production capacity of boron facilities in Turkey”, Cleaner Engineering and Technology, 10: 100539, (2022).
  • [3] www.etimaden.gov.tr/metalurji, “Endüstriyel Mineral Borat”, Eti Maden, (2023).
  • [4] www.cevherdenmucevhere.com, “Dünyanın en kaliteli BOR rezervi Türkiye’de”, Eti Maden, (2023).
  • [5] Abenojar J., Velasco F., Mota J. M. and Martínez M. A., “Preparation of Fe/B powders by mechanical alloying”, Journal of Solid State Chemistry, 177: 382–388, (2004).
  • [6] Sahin S., Meric C. and Saritas S., “Production of ferroboron powders by solid boronizing method”, Advanced Powder Technology, 21: 483–487, (2010).
  • [7] Gençer Y. and Tarakçı M., “Kontrollü Atmosferde Üretilmiş Fe-Co İkili Alaşımlarının Borlanması ve Karakterizasyonu”, Politeknik Dergisi, 20: 681-688, (2017).
  • [8] Yıldız İ. and Güneş İ. “Borlanmış % 5 Mg Katkılı Ni-Mg Alaşımının Yüzey Özelliklerinin İncelenmesi”. Politeknik Dergisi, 23: 97-104, (2020).
  • [9] Gupta R. and Gupta A., “Mechanical alloying of Fe-B powders”, Materials Science and Engineering A, 304–306: 442–445, (2001).
  • [10] Krasnowski M., Gierlotka S. and Kulik T., “FeAl-B composites with nanocrystalline matrix produced by consolidation of mechanically alloyed powders”, Journal of Alloys and Compounds, 791: 75-80, (2019).
  • [11] Krasnowski M., Grabias A., Ferenc J. and Kulik T., “Structure, thermal stability and magnetic properties of mechanically alloyed (Fe-Al)-30vol%B powders”, Journal of Alloys and Compounds, 776: 215–223, (2019).
  • [12] Sviridova T. A., Shelekhov E. V., Bazilyan V. I., Chueva T. R., Shvyndina N. V. and Dyakonova N. P., “Influence of mechanical alloying conditions on amorphous phase formation in Fe67B33”, Journal of Alloys and Compounds, 586: 73–77, (2014).
  • [13] Fang H. M. and Xu F., “Research on Properties of Fe-Based Powder Metallurgy Material Strengthened by Boriding”, Strength of Materials, 52: 621–626, (2020).
  • [14] Kang S., Xu Z., Choi Y., Fujita K., Matsugi K. and Yu J., “Spark sintering behavior of ubiquitously Fe-B and fe powders and characterization of their hard composites”, Materials Transactions, 57: 600–607, (2016).
  • [15] Wei Y., Liu Z., Ran S., Xia A., Yi T. F. and Ji Y., “Synthesis and properties of Fe-B powders by molten salt method”, Journal of Materials Research, 32: 883–889, (2017).
  • [16] Fang H., Xu F. and Zhang G., “Investigation of Dry Sliding Wear Behavior of Pack Boriding Fe-Based Powder Metallurgy”, Integrated Ferroelectrics, 208: 67–82, (2020).
  • [17] Krasnowski M., Grabias A. and Kulik T., “Phase transformations during mechanical alloying of Fe-50% Al and subsequent heating of the milling product”, Journal of Alloys and Compounds, 424: 119–127, (2006).
  • [18] Suryanarayana C., “Mechanical alloying and milling”, Progress in Materials Science, 46: 1–184 (2001).

Production and Characterization of FeB and Fe2B Compounds by Mechanochemical Method.

Year 2024, EARLY VIEW, 1 - 1

Ülkü Aslı Çelik Talha Sunar Dursun Özyürek Metin Gürü

https://doi.org/10.2339/politeknik.1288108

Abstract

In this study, iron and boron powders were alloyed at different rates (according to their molar weights) in a spex-type grinding device, and FeB and Fe2B compounds were obtained by mechanochemical method (the solid phase reaction). The containment and precise measurements of iron and boron mixed in different mole ratios were carried out with the Glove-Box in an argon atmosphere. Thermogravimetric and Differential Thermal Analysis for the determination of the sintering temperature of alloys; X-ray Diffraction and Scanning Electron Microscopy analyzes were performed to examine the phase compositions and microstructures. The samples produced are highly amorphous and predominantly composed of Fe2B composition. For the sample targeted as FeB, it was observed that the peaks of the FeB composition were more pronounced due to the stoichiometric coefficients. From the EDS analysis, it was understood that the iron and boron elements on the surface of the samples exhibited a homogeneous distribution in the structure. According to the hardness results, it is understood that the sample targeted as FeB is harder than the samples targeted as Fe2B. This study will contribute to the production of advanced materials with regional hardness regimes by synthesizing different compositions.

Keywords

Iron-boride compounds mechanochemical method solid phase reaction.

Project Number

FYL-2019-2046

References

  • [1] Zengin A., Aka B., Gençay S. and Uzun M., “Bor Madeninin Endüstriyel Uygulamaları”, European Journal of Science and Technology, 46: 161–178, (2022).
  • [2] Turkbay T., Bongono J., Alix T., Laratte B. and Elevli B., “Prior knowledge of the data on the production capacity of boron facilities in Turkey”, Cleaner Engineering and Technology, 10: 100539, (2022).
  • [3] www.etimaden.gov.tr/metalurji, “Endüstriyel Mineral Borat”, Eti Maden, (2023).
  • [4] www.cevherdenmucevhere.com, “Dünyanın en kaliteli BOR rezervi Türkiye’de”, Eti Maden, (2023).
  • [5] Abenojar J., Velasco F., Mota J. M. and Martínez M. A., “Preparation of Fe/B powders by mechanical alloying”, Journal of Solid State Chemistry, 177: 382–388, (2004).
  • [6] Sahin S., Meric C. and Saritas S., “Production of ferroboron powders by solid boronizing method”, Advanced Powder Technology, 21: 483–487, (2010).
  • [7] Gençer Y. and Tarakçı M., “Kontrollü Atmosferde Üretilmiş Fe-Co İkili Alaşımlarının Borlanması ve Karakterizasyonu”, Politeknik Dergisi, 20: 681-688, (2017).
  • [8] Yıldız İ. and Güneş İ. “Borlanmış % 5 Mg Katkılı Ni-Mg Alaşımının Yüzey Özelliklerinin İncelenmesi”. Politeknik Dergisi, 23: 97-104, (2020).
  • [9] Gupta R. and Gupta A., “Mechanical alloying of Fe-B powders”, Materials Science and Engineering A, 304–306: 442–445, (2001).
  • [10] Krasnowski M., Gierlotka S. and Kulik T., “FeAl-B composites with nanocrystalline matrix produced by consolidation of mechanically alloyed powders”, Journal of Alloys and Compounds, 791: 75-80, (2019).
  • [11] Krasnowski M., Grabias A., Ferenc J. and Kulik T., “Structure, thermal stability and magnetic properties of mechanically alloyed (Fe-Al)-30vol%B powders”, Journal of Alloys and Compounds, 776: 215–223, (2019).
  • [12] Sviridova T. A., Shelekhov E. V., Bazilyan V. I., Chueva T. R., Shvyndina N. V. and Dyakonova N. P., “Influence of mechanical alloying conditions on amorphous phase formation in Fe67B33”, Journal of Alloys and Compounds, 586: 73–77, (2014).
  • [13] Fang H. M. and Xu F., “Research on Properties of Fe-Based Powder Metallurgy Material Strengthened by Boriding”, Strength of Materials, 52: 621–626, (2020).
  • [14] Kang S., Xu Z., Choi Y., Fujita K., Matsugi K. and Yu J., “Spark sintering behavior of ubiquitously Fe-B and fe powders and characterization of their hard composites”, Materials Transactions, 57: 600–607, (2016).
  • [15] Wei Y., Liu Z., Ran S., Xia A., Yi T. F. and Ji Y., “Synthesis and properties of Fe-B powders by molten salt method”, Journal of Materials Research, 32: 883–889, (2017).
  • [16] Fang H., Xu F. and Zhang G., “Investigation of Dry Sliding Wear Behavior of Pack Boriding Fe-Based Powder Metallurgy”, Integrated Ferroelectrics, 208: 67–82, (2020).
  • [17] Krasnowski M., Grabias A. and Kulik T., “Phase transformations during mechanical alloying of Fe-50% Al and subsequent heating of the milling product”, Journal of Alloys and Compounds, 424: 119–127, (2006).
  • [18] Suryanarayana C., “Mechanical alloying and milling”, Progress in Materials Science, 46: 1–184 (2001).
There are 18 citations in total.

Details

Primary Language Turkish
Subjects Engineering
Journal Section Research Article
Authors

Ülkü Aslı Çelik 0000-0003-3738-5971

Talha Sunar 0000-0002-4683-6095

Dursun Özyürek 0000-0002-8326-9982

Metin Gürü 0000-0002-7335-7583

Project Number FYL-2019-2046
Early Pub Date November 9, 2023
Publication Date
Submission Date April 26, 2023
Published in Issue Year 2024 EARLY VIEW

Cite

APA Çelik, Ü. A., Sunar, T., Özyürek, D., Gürü, M. (2023). Mekanokimyasal Yöntemle FeB ve Fe2B Bileşiklerinin Üretimi ve Karakterizasyonu. Politeknik Dergisi1-1. https://doi.org/10.2339/politeknik.1288108
AMA Çelik ÜA, Sunar T, Özyürek D, Gürü M. Mekanokimyasal Yöntemle FeB ve Fe2B Bileşiklerinin Üretimi ve Karakterizasyonu. Politeknik Dergisi. Published online November 1, 2023:1-1. doi:10.2339/politeknik.1288108
Chicago Çelik, Ülkü Aslı, Talha Sunar, Dursun Özyürek, and Metin Gürü. “Mekanokimyasal Yöntemle FeB Ve Fe2B Bileşiklerinin Üretimi Ve Karakterizasyonu”. Politeknik Dergisi, November (November 2023), 1-1. https://doi.org/10.2339/politeknik.1288108.
EndNote Çelik ÜA, Sunar T, Özyürek D, Gürü M (November 1, 2023) Mekanokimyasal Yöntemle FeB ve Fe2B Bileşiklerinin Üretimi ve Karakterizasyonu. Politeknik Dergisi 1–1.
IEEE Ü. A. Çelik, T. Sunar, D. Özyürek, and M. Gürü, “Mekanokimyasal Yöntemle FeB ve Fe2B Bileşiklerinin Üretimi ve Karakterizasyonu”, Politeknik Dergisi, pp. 1–1, November 2023, doi: 10.2339/politeknik.1288108.
ISNAD Çelik, Ülkü Aslı et al. “Mekanokimyasal Yöntemle FeB Ve Fe2B Bileşiklerinin Üretimi Ve Karakterizasyonu”. Politeknik Dergisi. November 2023. 1-1. https://doi.org/10.2339/politeknik.1288108.
JAMA Çelik ÜA, Sunar T, Özyürek D, Gürü M. Mekanokimyasal Yöntemle FeB ve Fe2B Bileşiklerinin Üretimi ve Karakterizasyonu. Politeknik Dergisi. 2023;:1–1.
MLA Çelik, Ülkü Aslı et al. “Mekanokimyasal Yöntemle FeB Ve Fe2B Bileşiklerinin Üretimi Ve Karakterizasyonu”. Politeknik Dergisi, 2023, pp. 1-1, doi:10.2339/politeknik.1288108.
Vancouver Çelik ÜA, Sunar T, Özyürek D, Gürü M. Mekanokimyasal Yöntemle FeB ve Fe2B Bileşiklerinin Üretimi ve Karakterizasyonu. Politeknik Dergisi. 2023:1-.

 download This work is licensed under Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International.