Taşgın, Yahya; Taşar, Fatih

Fe–Si–B–based amorphous metallic glasses were synthesized via powder metallurgy and arc melting, followed by alloying with 10 wt% Ni, Co, or Cr. The alloys were examined in both as-cast and heat-treated conditions to assess the combined influence of composition, thermal relaxation, and magnetic processing on their mechanical and radiation-shielding properties. Microstructural characterizations (XRD, SEM, EDS) confirmed homogeneous alloying and the presence of Fe2B, Fe0.91Si0.09, and Ni/Co/Cr-boride phases. After alloying and heat treatment, the average Vickers hardness increased from 313 HV (base Fe-Si-B) to 480 HV. All synthesized samples were exposed to a 1 T magnetic field, and their gamma-ray attenuation behavior was subsequently evaluated using a Ba-133 source (80.99–383.85 keV). After magnetic exposure, the linear attenuation coefficient (LAC) increased by ≈ 3–4% for Co-doped alloys, ≈ 2% for Ni-doped and base Fe–Si–B alloys, and < 0.5% for Cr-doped alloys, accompanied by a corresponding reduction in half-value layer (HVL) from 1.86 cm to 1.79 cm. The fast-neutron removal cross-section (ΣR) also exhibited a modest rise (≈2%). These enhancements are attributed to field-induced microstructural relaxation, including domain alignment, internal-stress reduction, and partial free-volume collapse, which subtly modify the local electron-density distribution without altering the bulk composition. Overall, the findings demonstrate that Ni–Co–Cr alloying, combined with controlled magnetic-field exposure, offers an effective and non-destructive route to enhance both the mechanical durability and γ-ray/fast-neutron shielding performance of Fe-based amorphous alloys, highlighting their potential for magnetically tunable protective coatings and advanced smart-shielding applications. In some applications, both the magnetic properties and radiation shielding properties of the material used are important. This study investigates the effects of Ni, Co, and Cr on the magnetic properties of the Fe-Si-B alloy, while also demonstrating changes in radiation shielding properties.

AtıfScopus1·WoS1·OpenAlex1

İncele

Fatih Taşar

Fe-Si-B Amorf alaşımlar, cama benzeyen şekilde alaşım oluşturmasından dolayı ticari ismi metalik cam olarak tanımlanır. Toz metalurjusi yöntemiyle, bor, silisyum elementleri ile demir tozları belirli oranlarda alaşımlandırılarak Fe-Si-B Alaşımlı Amorf Metalik Camlar üretilmekte ve çeşitli alaşım tozları katkılarıyla endüstride kullanım yeri bulmaktadır. Malzemenin üretim tekniği ve malzemenin bileşenleri, iç yapıyı ve özelliklerini etkilediği ortaya konulmuştur. Bunun sonucunda daha üstün özelliklere sahip malzeme üretmek için farklı üretim teknikleri ve farklı elementlerin değişik oranlarda kullanılması üzerine çalışmalar yapılmaktadır. Mühendislikte komponentler inşa etmek için, metalik cam şeritler kumaş olarak dokunabilmekte, boru yapımında örülebilmekte, silindir yapımında sarılabilmekte ve levha yapımında yaprak yaprak biçimlendirilebilmektedir. Yapısal uygulamalar yüksek dayanıklılıkta kontrol kablolarını, elektrik ve optik kabloların blandajlarını, basınçlı kapları, roket gövdelerini, magnetik zırhlama malzemelerini kapsamaktadır. Krom esaslı camlar, korozyona karşı dayanıklı olmaları sebebiyle, denizcilik ve biyotıp alanlarındaki kullanımları bakımından caziptirler. Askeri sistemlerdeki cihazların kabloları, kimyasal filtreler ve reaksiyon kapları, elektrodlar, jiletler, bistüriler ve daha pek çoğu sayılabilir. Yapılan bu çalışmada, Fe-Si-B amorf metalik cam alaşımına Ni-Co-Cr alaşımları toz metalurjusi yöntemiyle belirli oranda ilave edilerek vakumlu art melting yöntemiyle imal edilen 8 adet numunenin (4 adeti ısıl işlemli ve 4 adeti normal) mikro sertliğinin alınması, aşınma deneyi, XRD, SEM ve EDS analizlerinin yapılması ve mikro yapı özelliklerine etkisi araştırılmıştır. Yapılan deneysel çalışmalar sonucunda mekanik özelliklerinde ve yapısal özelliklerindeki farklılıklar kıyaslanarak kullanılan alaşım elementinin malzemenin temel özelliklerini çok farklı seviyelerde değiştirdiği tespit edilmiştir. Daha farklı alaşım elementleri kullanılarak veya kullanıla nalaşım element oranları değiştirilerek yapılacak çalışmaların Fe-Si-B amorf metalik camlarının karakteristiklerini belirlemekte ışık tutacağı düşünülmektedir.