FeCo ve FeCoV Alaşımlarının Metalotermik Yöntem ile Üretilmesi ve Termodinamik Modellenmesi

Metallothermic Production of FeCo and FeCoV Alloys and the Thermodynamical Modelling Studies of the Process

Özet

FeCo alaşımları, yüksek enerji gerektiren ergitme sistemleriyle üretilmekte ve yüksek güç gerektiren uygulamalarile havacılık sektöründeki motor ve jeneratörlerde kullanılmaktadır. Bu çalışmada ilgili FeCo alaşımlarının, oksitlihammaddelerinden alüminyum redüktan kullanarak metalotermik redüksiyon yöntemi ile üretim parametreleriaraştırılmıştır. Metalotermik redüksiyon, ilave enerji gereksinimi olmayan ve kendi iç enerjisi ile gerçekleşenreaksiyonlara dayanan bir tekniktir. Deneysel çalışmalarda demir hammaddesi olarak Fe2O3 (hematit), kobaltkaynağı olarak Co3O4 ve redüktan olarak Al (alüminyum) kullanılmıştır. Ayrıca, ürün alaşımda kırılganlığınıgidermek için şarj karışımına ağırlıkça %2’lik V (vanadyum) ilavesinin etkisi de incelenmiş ve vanadyum kaynağıolarak V2O5 kullanılmıştır. Elde edilen alaşımların karakterizasyonlarında X-ışınları floresans spektrometrisi(XRF) ve taramalı elektron mikroskopisi (SEM-EDS) teknikleri kullanılmıştır. Ayrıca redüksiyon çalışmalarınınmodellemeleri FactSage termokimyasal modelleme programı ile gerçekleştirilmiştir. FeCo-ağ.%2V üretimi içinyapılan deneysel çalışmalarda en yüksek Fe kazanım verimi, Al stokiyometrisinin %105 olduğu deneyselçalışmada %95,56 olarak elde edilirken, aynı deneysel çalışmada Co ve V verimleri sırası ile %95,00 ve %87,05olarak elde edilmiştir. İlgili Co ve V kazanım verimleri de deneysel çalışmalar esnasında elde edilen en yüksekkazanım verimleri olmuştur.

Abstract

FeCo alloys are produced by means of smelting systems with high energy requirements and, they are used in high power-requiring applications and in engines and in generators for aerospace industry. In the present study, production properties of FeCo alloys were investigated through metallothermic process by using aluminium reductant from its oxide raw materials. Metallothermic reduction is a production technique which is based on the reactions they take place with their internal energy and they do not need any additional energy. In experiments, Fe2O3 (hematite) and Co3O4 were used as the Fe and the Co sources whereas the Al (aluminium) was used as reductant. Moreover, the effect of 2wt.% V addition to final alloys was investigated to enhance the ductility of alloys and, V2O5 was the raw material to obtain the vanadium. X-ray floresans spectrometry (XRD) and scanning electron microscopy (SEM-EDS) methods were used to characterize produced alloys. Besides, thermodynamical modelling studies were carried out by means of FactSage thermochemical modelling software. In the experiments for the production of FeCo-2wt.%V, the highest Fe recovery efficiency was obtained as 95.56% in the experiment with 105% Al stoichiometry. In the same experiment, the Co and the V recovery efficiency ratios were 95.00% and 87.05% respectively and, those ratios were the highest values for the Co and the V recovery in experimental studies.