Toz metalurjisi
73 theses under this subject heading
Mg-SiO2 metal matrisli kompozıtlerin üretimi ve özelliklerinin incelenmesi
Bu çalışmada, SiO2 parçacık takviyeli magnezyum metal matrisli kompozitler toz metalürjisi yöntemiyle üretilmiştir. Kompozit malzemeler ağırlıkça % 5, % 10 ve % 15 SiO2 ilave edilerek elde edilmiştir. Toz karışımlar koruma atmosferli glow-box içerisinde tartılarak hazırlanmış ve karıştırma kabı (vial'e) içerisine burada konulmuştur. Hazırlanmış tozlar TURBO SPEX 8000D cihazında karıştırılmıştır. Toz karışımlar 550 MPa'da tek yönlü bir kalıpta preslenerek blok numuneler halinde üretilmiştir. Elde edilen bütün numuneler, 45 dakika süreyle 550 oC vakum kontrollü difüzyon fırınında argon gazı ortamında sinterlenmiştir. Sinterleme sonrası numunelerin mikroyapı incelemeleri, sertlik, yoğunluk ve gözenek ölçümleri yapılmıştır. Ayrıca, aşınma deneyleri farklı hız ve yüklerde pin-on-disk türü deney cihazında gerçekleşmiştir. Aşınmış yüzeylerin karakterize edilmesi için tarama elektron mikroskobu (SEM) incelemesi yapılmıştır.Sonuç olarak, üretilen kompozitin sertliği ve yoğunluğu artan ilave oranının artışına paralel olarak arttığı görülmüş ve kompozit malzeme içerisindeki seramiğin tane boyutu küçüldükçe aşınma miktarının arttığı kompozit malzeme içerisindeki seramiğin oranı arttıkça aşınma miktarının azaldığı belirlenmiştir. Ayrıca yük artıkça hem matris hem de kompozitte aşınma miktarı arttığı görülmüştür.
Structural, physical, and mechanical properties of the (Cu-nano MgO) system by powder metallurgy method
The aim of this study was to prepare copper and MgO composites using powder metallurgy technique and to test the effect of nano MgO content on the structural, physical and mechanical properties of the composites. MgO was annealed in different percentages (2, 4, 6, 8, 10)% with copper percentages (98, 96, 94, 92, 90)%. The powders used were dried at 200 °C for one hour and after grinding and mixing for 2 hours, the samples were pressed and then thermally sintered in an oven at 900 °C for two hours. The results of the present study showed that copper can be strengthened using magnesium nanoparticles. Cu is a material that softens at high temperatures. By adding MgO to copper, it was observed that the material showed a different property and its hardness increased. Necessary tests such as apparent density, apparent density, microstructure, Vickers hardness, absolute porosity, EDS, water absorption, thermal conductivity, compressive strength and wear rate were performed. In addition, SEM (Scanning Electron Microscope) and XRD (X-Ray Diffraction) analyses were performed to find the structure of the material used.
Demir(Fe) esaslı toz metal (TM) parçaların farklı kaynak yöntemleri ile birleştirilmesinde kaynak bölgesinin incelenmesi
Gelişen teknoloji ve endüstriyel yapı içerisinde firmaların zorlu rekabet koşullarında varlık gösterebilmelerinde en önemli faktörlerden biri de maliyet olmaktadır. Yaygınlaşan üretime karşılık yüksek oranda malzeme kullanımı ve yüksek enerji tüketimi, işçilik maliyetleri fiyat faktörünün payını sürekli arttırmaktadır. Bundan dolayı Toz Metalurjisi ( T/M ) karmaşık parçaları son boyuta getirebilmekte ve şekil verebilme özelliğine önemli ölçüde ekonomik yarar sağlamaktadır. Birleştirme işlemlerinin tamamı T/M ile üretilen parçalarada uygulanabilmektedir. Endüstride kullanılan Toz metal ( TM ) parçaların birleştirilmesinde kaynak yönteminin seçimi, TM parçaların yoğunluğuna bağlı olup birleştirimiş TM parçaların dayanımı direkt etkilemektedir.Yapılan bu tez çalışmasında ilk olarak T/M işlemi hakkında genel bilgi verilmiş olup kullanım alanlarından bahsedilmiştir. Demir esaslı TM parçaların imalinde kullanılan tozlar; özellikleri, üretim yöntemleri ve TM parçaların üretimi esnasında uygulanan aşamalar üzerinde durulmuştur. TM parçaların; kaynak edilebilirliği, kaynak yöntemlerinden bahsedilmiş ve TM parçalara uygulanan TIG, MIG ve örtülü elektrotla ark kaynağı yöntemleri uygulanmış; sertlik değerleri, ITAB, kaynak bölgesi incelenerek çekme deneyi uygulanarak elde edilen sonuçlar ile karşılaştırmalar yapılmıştır.Anahtar Kelimeler : Toz Metalurjisi, TIG Kaynağı, MIG Kaynağı, Ark Kaynağı
Effect of copper addition on the physical properties of alumina by powder method
The research aims to prepare compounds (Alumina-Copper) produced by powder metallurgy technique and to study the effect of adding copper on the alumina ceramic material; the results of the research showed that both the actual density and the bulk density after sintering increase with increasing copper content, for example, the actual density increases from (4.36-5.45) g/cm3, and the bulk density increases from g/m3 ((3.69-5.6). Also, the percentage of actual porosity after sintering decreased from (26-13%) at a copper content of (5%) to (25%). As for the apparent porosity after sintering decreased from (26-9%) at the copper content (5%-25%). The absorption of water was directly proportional to the actual and apparent porosity. Vickers hardness increased after sintering (54-101) Hv at a copper content of (5%-25%). Also, the compressive strength after sintering increased from (73-118) N/mm2 at a copper content of (0%), and the wear rate decreased from g/cm (5.67*10-8) at (0%Cu) to g/cm ((1.00*10-8 at (25% Cu). The scanning electron microscope (SEM) results showed that the best homogeneous surface was at (25%) copper if it gave a homogeneous surface almost free of defects. The results of the neutrality of the X-rays showed the emergence of new phases that significantly strengthen the composites, improve the mechanical and structural properties, and improve clearly during the crystal structure. Therefore, we find that the emergence of the phase (CuAlO2) is characterized by high durability and strength that hinders crystal dislocations
Yerli grafen nano plakalarla takviye edilmiş Al-Cu esaslı alaşım matrisli kompozitlerin toz metalurjisi yöntemi ile üretimi, ısıl işlemi ve karakterizasyonu
Alüminyum ve alaşımlarının otomotiv, havacılık ve savunma sanayinde özellikle ileri malzeme özelliklerine ihtiyaç duyulan alanlardaki kullanımları düşük mukavemet ve dayanımları nedeniyle sınırlanmaktadır. Birçok mühendislik uygulamasında hafif ve aynı zamanda yüksek dayanımlı malzemelerin kullanımı öne çıkmaktadır. Bazı özel Al alaşımlarının hafif ve yüksek dayanımlı olmaları sayesinde zırh malzemesi olarak kullanımını gösteren önemli çalışmalar mevcuttur ve bu özeliklerinin geliştirilmesi üzerinde yoğun araştırmalar devam etmektedir. Al alaşım esaslı kompozit malzemeler bu ihtiyaçlara yönelik olarak daha üstün özelliklere sahip malzemelerin üretimine imkân sağlamaktadır. Toz metalurjisi süreçlerinde yüksek enerjili öğütücülerde mekanik alaşımlama ile nano boyutlarda Al alaşım tozları ve takiben çok ince taneli kompozit yapılar elde edilebilmektedir. Mekanik alaşımlama döküm gibi geleneksel alaşımlama metotlarına kıyasla çok ince taneli alaşımların elde edilmesi, kristal kafes içerisinde alaşım elementlerinin çözünürlüğünün arttırılması ile aşırı doymuş katı çözeltilerin elde edilebilmesi ve metastabil intermetalik bileşiklerin oluşturulması yoluyla mukavemetin attırılabilmesi gibi önemli avantajlar sağlamaktadır. Bunlara ek olarak, kompozit malzemelerin üretiminde karşılaşılan takviye elemanlarının kompozit matris içerisinde homojen olarak dağıtılmaması ve aglomerasyon gibi sorunların önüne geçilebilmesi için en etkili yöntemlerden biri mekanik alaşımlamadır. Son yıllarda nano partikül boyutuna sahip, çok ince katmanlı ve birim ağırlık başına en güçlü malzemelerden biri olan grafen, Al esaslı kompozitler için önemli bir takviye malzemesi olma potansiyeline sahiptir. Karbon esaslı takviye elemanları içerisinde grafenin kırışık yüzey yapısı sayesinde karbon nanotüplere kıyasla matris içerisinde dağılımının daha yüksek olduğu ve matrise daha iyi tutunarak yüksek mekanik özelliklerini yapıya transfer edebildiği literatürde belirtilmektedir. Ancak, toz metalurjisi yöntemleri ile grafenin Al matrisli kompozitler içerisindeki kullanımı henüz tüm yönleriyle araştırılmış değildir. Tez kapsamında, laboratuvarlarımızda orijinal dizayn edilmiş elektrik ark reaktöründe yerli olarak üretilen grafen nano plakalar ile takviye edilmiş Al-Cu alaşım esaslı kompozitler toz metalurjisi yöntemleri ile üretilmiş ve bu alaşımların mikroyapısal, mekanik, tribolojik ve korozyon özellikleri incelenmiştir. Al-5,5Cu esaslı alaşımların ve grafen takviyeli kompozitlerin toz metalurjisi yöntemleri ile elementel tozlardan başlayarak hazırlanmasına ve toz/sinter ürün özelliklerinin detaylı incelenmesine dayanan bu tez, seçilen alaşım bileşimleri ve bu alaşımların grafen takviyeli kompozitlerinin hazırlanması üzerinde literatürdeki ilk çalışmaları ortaya koymaktadır. Tez çalışması aşamasında takviye malzemesi olarak kullanılan grafen nano plakalar kendi laboratuvarlarımızda elektrik ark yöntemi ile önceden optimize edilmiş koşullarda yüksek saflık ve kalitede, nano boyutlarda, birkaç-tabakalı olarak sentezlenmiştir. Üretilen grafen nano plakalar, mekanik alaşımla ile sentezlenen Al-ağ.%5,5Cu, esaslı 3 farklı bileşime sahip alaşımlara ağ. %5'e kadar grafen ile takviye edilerek ince taneli kompozitler üretilmiştir. Mekanik alaşımlanmış tozların preslenmesi ve basınçsız sinterlenmesi ile Al-5,5Cu esaslı alaşımlar ve grafen takviyeli edilmiş farklı matris bileşimine sahip kompozitler üretilmiştir. Ayrıca seçilen bir grup numuneye T6 ısıl işlem prosesi uygulanmıştır. Çözeltiye alınan numunelere su verilip yapay olarak yaşlandırılmıştır.Sinterlenen numuneler sırasıyla 3 saat 500◦C ve 20 saat 170◦C bekletilmiştir. Üretilen tozların ve sinterlenmiş ürünlerin karakterizasyon çalışmaları fiziksel ( X-ışını difraktometresi (XRD; latis gerilimi-kristalit boyutları saptama)), bileşimsel (XRD, taramalı elektron mikroskobu (SEM)), mikroyapısal (optik mikroskop, SEM,) ve korozyon, mekanik (çekme ve basma) ve tribolojik (aşınma) testler ile gerçekleştirilmiştir. Al-5,5Cu esaslı alaşım tozları için yapılan XRD analizinde, herhangi bir metalik faza veya mekanik alaşımlama prosesinden kaynaklı bie empüriteye rastlanmamıştır. Artan mekanik alaşımlama süresi ve GNP miktarı ile mekanik alaşımlanmış tozların ortalama kristalit boyutu değerlerinin azalma ve latis gerilimi değerlerinde ise artış görülmüştür.SEM görüntülerinde ise mekanik alaşımla öncesi köşeli, küresel veya elips şekilde olan partiküllerin yassılaştığı gözlemlenmiştir. Al-5,5Cu esaslı alaşım tozlarının sinterlenmesiyle elde edilen farklı bileşimlerdeki tüm kompozitlerin XRD analizlerinde toz numunelerden farklı olarak Al2Cu faz oluşumu gözlenmiştir. Sertlik ölçümleri sonrasında elde edilen verilere göre mekanik alaşımlama sürelerinin artışıyla sertlik değerleri artmaktadır. Grafen miktarının artışıyla ölçülen sertlik değeri %1 GNP katkısına kadar artarken %2 ve %5 GNP katklılı numunelerde azalmaktadır. Basma sonuçları da sertlik sonuçlarıyla benzer şekilde alınmıştır. %1 GNP katkılı numulere uygulanan çekme testinde mekanik alaşımlamanın çekme mukavemetinde olumlu etkisi gözlemlenmiştir. Aşınma testi sonuçlarına göre numunelerde artan grafen miktarı ile birlikte aşınma oranlarının azaldığı, fakat ağ.%5 grafen içeren numunelerin aşınma oranının farklılık gösterdiği görülmektedir. Burada ilave edilen grafen fazının yağlayıcı etki yaratarak aşınma miktarını azalttığı düşünülmektedir. Grafen ilavesi ile birlikte genel olarak kompozitlerin korozyon dirençlerinin bir miktar azaldığı anlaşılmaktadır Buna göre, grafen takviyesinin korozyon hızında ağ. %5'e kadar çok belirgin bir değişim yapmadığı ancak ağ.%5 grafen içeriğine sahip numunede korozyon hızının önemli ölçüde arttığı görülmektedir. Al-5,5Cu-0,5Mn-0,3Mg-xGNP numunelerine uygulanan T6 ısıl işlemi sonrasında, yapılarında bulunan ve dayanımı artıran Cu ve Mg bileşenlerinin kararlı çökeltiler haline gelmesiyle sertlik ve basma mukavemetlerinde artış meydana gelmiştir.
The influence of sintering and shot peening processes on alumix 431 powder materials
In this work, Alumix 431 metal powders have been chosen for study due to widely used in the industrial applications. First, Alumix 431 powders were pressed at 400 MPa pressure and room temperature (RT). Then, pressed specimens were sintered at 600 ºC and 620 ºC temperatures for 1h separately. In order to examine effects of sintering operation to density, densities have been measured in per different temperature. After sintering operation, a group of specimen was shot peened in 12A and 16A intensities. To investigate mechanical properties of sintered and shot peened Alumix 431 powders, tensile and fatigue tests were performed. In addition, fractured specimens after tensile tests were used for Micro-Hardness tests. For metallographic researches of specimens, Optic Microscopy (OM) and Scanning Electron Microscopy (SEM) test were examined.
Toz metal parçaların orta ve düşük frekanslı indüksiyon ile sinterlenmesinde sinterleme parametrelerinin mekanik özelliklere etkisinin incelenmesi
Toz Metalurjisi ile parça üretiminin en önemli işlem basamaklarından biri sinterlemedir. Sinterleme, sıkıştırma işlemi gerçekleştirilmiş metal tozlarına, kullanım alanlarında parçalardan istenen mekanik dayanımlarının kazandırıldığı, önemli derecede enerji ve zaman tüketiminin olduğu ısıl işlemdir. Son yıllarda, üretim proseslerinde zaman ve enerjinin, dolayısı ile maliyetlerin azaltılması önemli bir amaç haline gelmiştir. Bu amaca uygun olarak geleneksel sinterleme yöntemine alternatif yöntemler araştırılmakta ve uygulanmaktadır. Tez kapsamında, daha az süre ve daha az enerji tüketiminin gerçekleştiği indüksiyon ile sinterleme yöntemi araştırılmıştır. Sinterleme prosesine getirdiği avantaj ve dezavantajlar detaylı şekilde incelenerek yöntemin geleneksel sinterleme yöntemine ikame edilebilirliği incelenmiştir. Çalışma kapsamında toz metal numunelerin üretiminde, saf demir tozu; %0,5 grafit içeren demir tozu ve % 3 Cu, % 0,5 Grafit içeren demir tozu kullanılmıştır. Tez çalışması süresince sinterleme parametrelerinden sinterleme yönteminin, süresinin, sinterleme sıcaklığının ve ön sinterleme uygulanmasının numunelerin mekanik özellik ve mikro yapılarına etkileri incelenmiştir. İndüksiyon ile sinterlemenin etkilerinin anlaşılması amacı ile numuneler geleneksel olarak sinterlenerek, üretilen numunelerin mekanik özellikleri ve mikro yapıları karşılaştırılmıştır. Yapılan çalışmalar sonucunda, aynı sinterleme sıcaklığı ve süresinde İndüksiyon ile sinterleme yöntemi ile geleneksel sinterlemeye göre daha iyi mekanik özellik değerlerinin elde edilebileceği görülmüştür. Çalışma kapsamında öncelikle mekanik deneylere uygun deney numuneleri, farklı bileşimlerde toz ve farklı sinterleme parametreleri uygulanarak geleneksel ve indüksiyon ile sinterleme yöntemleri ile üretilmiştir. Çalışmanın diğer kısımlarında ise farklı şekil ve boyutlardaki preslenmiş toz metal parçaların indüksiyon ile sinterleme yöntemiyle sinterlenmesi başarılı bir şekilde gerçekleştirilmiştir.
TIG kaynağı ile birleştirilmiş demir esaslı T/M malzemelerin kaynak bölgesinin mekanik özelliklerinin belirlenmesi
Toz metalürjisi yöntemi ile parça üretimi günümüzde önem kazanmaya başlamıştır. Bu yöntem ile üretilen parçaların ek bir işlem gerektirmeden kullanıma hazır hale gelmeleri ve üretimin oldukça hızlı olması, yöntemin en önemli avantajlarıdır. Diğer yöntemlerle üretilen parçaların kaynaklanması konusunda birçok araştırma yapılmış ve çok çeşitli kaynak yöntemleri geliştirilmiştir. Toz metaller ise poroziteli malzemeler olduğundan dolayı, kaynak edilebilirliği zordur. Bu yüzden toz metallerin kaynağı ve bu konuda yapılan çalışmalar sınırlıdır. TIG kaynağı otomotiv ve havacılık başta olmak üzere birçok sektörde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu çalışmada, toz metalürjisi yöntemiyle 600 MPa presleme basıncında ve 1120 0C sinterleme sıcaklığında üretilen demir esaslı toz metal Fe-C kompozitleri birbiriyle TM ? TM; SAE 1020 malzemesi birbiriyle SAE 1020 ? SAE 1020; toz metal Fe-C kompozitleri kimyasal yapısı birbiriyle benzer SAE 1020 malzemesiyle SAE 1020 - TM olacak şekilde farklı malzeme kompozisyonları ile 80 A, 100 A, 120 A, 140 A, 160 A'de beş farklı kaynak akımında TIG kaynak yöntemiyle birleştirilmiştir. TIG kaynağı düşen karakteristikli akım üretecinde ve argon koruyucu gaz ortamında gerçekleştirilmiştir. Birleştirilen malzemelere sertlik, çekme, üç nokta eğme, çentik darbe deneyleri uygulanmıştır. Metalografik olarak ta optik ve SEM incelemeleri yapılmıştır. Farklı kaynak akımlarının mekanik ve mikro yapı özelliklerine etkileri araştırılmış ve karşılaştırılmıştır. Sonuç olarak, numunelerin kaynak akımı arttıkça genelde çekme ve çentik darbe dayanımları artmış, eğme dayanımları ise azalmıştır. Sertlik değerleri artmıştır. Çekme, eğme ve çentik darbe deneylerinde kırılmalar genellikle ITAB'den gerçekleşmiştir. Toz metal numunelerde gevrek kırılma, diğer numunelerde ise sünek kırılma gözlenmiştir.
Lazer kaynağı ile birleştirilmiş demir esaslı T/M malzemelerin kaynak bölgesinin mekanik özelliklerinin belirlenmesi
Toz metalurjisi (TM) yöntemi ile parça üretimi günümüzde giderek önem kazanmaktadır. Hızlı üretim ve üretilen parçaların çoğunlukla herhangi bir talaşkaldırma işlemine gerek duymaması, bu yöntemin en önemli avantajıdır. Diğer yöntemlerle üretilen parçaların kaynaklanması konusunda birçok araştırma yapılmış ve çok çeşitli kaynak yöntemleri geliştirilmiştir. Toz metaller ise gözenekli malzemeler olmasından dolayı, kaynak edilebilirliği zordur. Bu yüzden toz metallerin kaynağıve bu konuda yapılan çalışmalar sınırlıdır. Toz metalin cinsi, üretim yöntemi, mekanik ve diğer özellikleri kaynak yöntemini belirler. Bunun yanında, lazer kaynağıbirçok avantajıyla kaynak yöntemleri arasında yeni bir yöntemdir. Bu çalışmada, TM yöntemiyle 600 MPa presleme basıncında ve 1120 0C sinterleme sıcaklığında üretilen demir esaslıtoz metal Fe-Grafit kompozitleri birbiriyle toz-toz (TT), SAE 1020 malzemesi birbiriyle demir-demir (DD) ve toz metal Fe-C kompozitleri kimyasal yapısı birbiriyle benzer SAE 1020 malzemesiyle toz-demir (TD) olacak şekilde farklımalzeme kompozisyonlarıile ve 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9 m/dak beşfarklıkaynak hızlarıyla CO2 lazer kaynak yöntemiyle birleştirilmiştir. Lazer kaynağı2500 W güce, 18 mm nozul çapına ve 175 mm odaklama değerine sahip lazer kaynak cihazında ve argon koruyucu gaz ortamında gerçekleştirilmiştir. Birleştirilen malzemelere sertlik, çekme, üç nokta eğme, çentik darbe ve metalografik olarak da optik, SEM ve XRD deneyleri uygulanmıştır. Bu malzemelerin birbirleriyle, farklılazer kaynak hızlarının mekanik ve mikro yapıözelliklerine etkileri araştırılmış ve karşılaştırılarak bu özellikler belirlenmiştir. Sonuç olarak, numunelerin lazer kaynak hızıarttıkça genelde çekme, eğme ve çentik darbe dayanımlarıazalmıştır. Sertlik değerleri ise artmıştır. Kopmalar genellikle çekme deneyi sonunda esas metalden, eğme deneyi ve çentik darbe deneyi sonunda ITAB' dan gerçekleşmiştir. Toz metal numunelerde gevrek kırılma ve diğer numunelerde ise sünek kırılma gözlenmiştir.
Dişlilerin modellenmesi ve mekanik özelliklerinin karşılaştırılması
Bu çalışmada toz metal dişli üretimi için metal tozları sementasyon çeliği kimyasal içeriği baz alınarak istenilen miktarda Sintek TOZ METALURJİ SANAYİ VE TİCARET A.Ş'den temin edilmiş ve firmada karışım hazırlanmıştır.Üretimi yapılacak olan düz dişlinin modül ve diş sayısı belirlendikten sonra, Kisssoft Hinvare 2004 adlı program yardımıyla diğer elemanları hesaplanmış, dayanım özelliklerinin iyileştirilmesi için dişlere profil kaydırma uygulanmış ve dişlinin iki boyutlu görüntüsü çizilmiştir.Dişliye ait elemanların hesaplanmasından elde edilen değerlere göre NE-KA KALIP SAN. VE TİC. A.Ş.' de sıkıştırma kalıbı imal edilmiştir. Kalıp imalatı tamamlandıktan sonra aynı firmada önceden belirlenen kalınlık miktarlarına göre farklı basınç değerlerinde presleme (sıkıştırma) aşaması gerçekleştirilmiştir.Sıkıştırması tamamlanan parçalar süre sabit tutularak farklı sıcaklıklarda sinterlenmiştir. Sinterleme aşamasında numuneler 900-1350 ºC sıcaklık aralıklarında sinterleme yapılmıştır. Numunelere havada soğutma ve suda soğutma uygulanmıştır.Sinterleme sonrasında belirlenen plana göre seçilen numuneler tel erozyonda kesilerek belirli deneyler yapılarak mukavemeti hakkında bilgi edinebilmek için SEM görüntüleri çekilmiştir. Numunelerin sertlik değerleri ölçülmüştür. Yoğunlukları hesaplanmıştır. Aşınma özellikleri incelenmiştir. Yapılan tüm bu deneyler neticesinde;Üretim aşamasında özel proseslerin dayanımı arttırdığını, sıkıştırma aşamasında çift etkili pres ve ön sıtmalı bir kalıp kullanmanın gerektiği, düşük basınçta sıkıştırılan dişlilerde yoğunluğun düşük olduğu ve yüzey kopmalarının düşük basınçlarda gerçekleştiği görülmüştür. Sinterleme sıcaklığının artışı ve soğutma süresinin mukavemete etkileri yapılar arsındaki farklardan tespit edilmiştir. Dişlinin mukavemetli olması için yoğunluk değerinin 7.65 gr/cm3 civarında olması gerekmektedir. Bu yoğunluk değerine ulaşmak için sıkıştırma işleminde basıncın artması ve sıkıştırma yöntemi, sinterleme yöntemi, sıcaklık değeri ve soğuma hızı etkilidir. Bu işlemler uygulandıkça mekanik özelliklerin iyileştiği görülmüştür.
T/M yöntemiyle üretilmiş pompa dişlilerinde gerilme analizleri
Bu çalışmada, piyasada kullanılan ve T/M (Toz Metalurjisi) yöntemi ile üretilmiş hidrolik pompa dişli takımının aynı çalışma şartları altında farklı mekanik özellikler ile meydana gelen gerilmeler incelenmiş ve karşılaştırılmıştır. Üreticiden temin edilen dişli takımı, CMM (Üç boyutlu Tarama) yöntemi ile bilgisayar ortamına aktarılarak üç-boyutlu model oluşturulmuştur. Hidrolik pompanın belirli çalışma şartları altında dişlilerin birbirine uyguladıkları temas kuvveti hesaplanmıştır. Elde edilen bu değer ve toz metal üreticisinden sağlanan mukavemet değerleri kullanılarak ANSYS WORKBENCH programı ile analizler yapılmıştır. Analizlerde, sinterleme sıcaklığı ve sinterlenmiş yoğunluğa bağlı mukavemet değerleri değiştirilerek, dişlilerin hangi şartlarda daha kolay deformasyona uğradığı araştırılmıştır.Sonuç olarak, sinterlenmiş yoğunluğun mekanik özelliklere birincil derecede etkidiği görülmüştür.
Demir esaslı toz metal parçaların indüksiyonla sinterlenmesinde parametrelerin belirlenmesi
Demir esaslı toz metal parçaların sinterlenmesi için fırında geleneksel sinterleme yöntemine alternatif olarak ?indüksiyonla sinterleme? yöntemi geliştirilmiştir. Demir, ağırlıkça %3 bakır+demir ve ağırlıkça %3 bronz+demir tozlarından oluşan numuneler 5 kW gücünde 25 kHz frekanslı ve 12 kW gücünde 30 kHz frekanslı indüksiyon cihazlarıyla sinterlenmesi başarılmıştır.İndüksiyon bobininin şekli ve boyutu, sinterleme sıcaklığı, sinterleme süresi, ön sinterleme, sinterleme ve soğutma parametrelerinin indüksiyonla sinterlemeye etkileri deneysel ve teorik olarak incelenmiştir.Demir esaslı toz metal numunelerin geleneksel sinterlemeyle 1120?C sıcaklıkta 30 dakika sinterleme süresiyle ulaşılan üç nokta eğme dayanım değerlerine, indüksiyonla sinterlemede aynı sıcaklıkta 8,33 dakikada (500 saniye) ulaşılmıştır. Homojen sinterleme ve yüzey kalitesi için 10x10 mm kare kesitli olan numunelerin, 8 mm bakır boru çaplı 32 mm iç ölçülü ?kare sarımlı? indüksiyon bobini içerisinden ?sabit ilerleme hızıyla? geçirilerek sinterlenmesi en uygun yöntem olarak belirlenmiştir.ANSYS programıyla yapılan indüksiyonla sinterleme modellemesinde manyetik akı ve ısı dağılımının, parça boyutu, bobin boyutu ve bobin kesitinin etkileri de incelenmiştir. Ön sinterleme süresi de bu modellemeyle belirlenebilmektedir.İndüksiyonla sinterlemede parça boyutlarına uygun sarılan bobin kadar bir hacim, sinterleme işlemi için yeterlidir. Bu yöntemle sadece sinterlenecek parça ısıtılmakta, geleneksel sinterlemedeki gibi fırın elemanlarının ısıtılmasına gerek kalmamaktadır.
Demir esaslı T/M parçaların düşük frekanslı indüksiyonla sinterlenmesinde sürenin etkisi
Bu çalışmada, toz metal parçaların düşük frekanslı indüksiyonla sinterlenmesinde sinterleme süresinin numunelerin mekanik özelliklerine etkisi incelenmiştir. Çalışma kapsamında %3 Cu, % 0,5 Grafit ve yağlayıcı olarak %1 Kenolube içeren Högenas ASC 100.29 demir tozu kullanılmıştır. Toz karışımı 600 N/mm2 sabit basınç altında preste sıkıştırılmış ve 10x10x55 mm boyutunda numune haline getirilmiştir.Numuneler, karşılaştırma amacı ile elektrik direnç fırınında 30 dakika klasik yöntemle ve indüksiyonla sinterleme düzeneğinde 8,33; 15; 30 dakika sürelerle 1120°C'de sinterlenmiştir. İndüksiyonla sinterleme, numuneleri atmosferin olumsuz etkilerinden korumak amacıyla %10 hidrojen içeren Azot-Hidrojen gazı ortamında yapılmıştır.Numunelerin sinterlemeden önce ve sonra boyut, ağırlık ve yüzey pürüzlülüğü ölçümleri yapılmıştır. Sinterlenmiş numunelerin 3 nokta eğme deneyi ile maksimum gerilme ve çökme miktarları ölçülmüştür. Numunelerin sertlikleri belirlenmiş ve mikroyapıları incelenmiştir.İndüksiyonla 8,33 dakika sinterleme ile 30 dakika klasik sinterlemede elde edilen maksimum mukavemet ve çökme miktarlarından daha yüksek değerler elde edilmiştir. İndüksiyonla sinterleme süresi arttıkça bu değerlerin de arttığı belirlenmiştir. Mikroyapı incelemelerinde, klasik sinterlemeye benzer şekilde indüksiyonla sinterleme süresi arttıkça bakırın demir tozları arasında ve etrafında daha fazla ergidiği belirlenmiştir.Geliştirilen indüksiyonla sinterleme düzeneği toz metal numunelerin seri üretime uygun olarak sinterlenmesine imkan sağlamaktadır.
Toz metalurjisi yöntemi ile üretilen Cu10Sn/B4C kompozitlerin difüzyon kaynağı ile birleştirilebilirliğinin araştırılması
Bu çalışmada toz metalurjisi yöntemiyle üretilen bronz (Cu10Sn) matrisli seramik (B4C) takviyeli kompozit malzemelere difüzyon kaynak işlemleri uygulanmış ve birleştirmelerin kaynaklanabilirliği araştırılarak, kaynak işleminin mikroyapı ve mekanik özellikler üzerindeki etkileri incelenmiştir. Deneysel çalışmalarda, deney düzeneği Taguchi metodu yardımıyla oluşturularak, ortalama kesme kuvvetleri için optimizasyon işlemi gerçekleştirilmiştir. Yapılan çalışmada başlangıç malzemeleri olarak Cu10Sn ve % 4, % 8, %12 oranlarında B4C tozları kullanılmıştır. Hazırlanan toz karışımlar döner karıştırıcıda 400 rpm hız ve 2 saat süre ile karıştırılmış, daha sonra 10 mm çapındaki çelik bir kalıp içerisinde 400 MPa basınç altında tek eksenli soğuk presleme yöntemiyle sıkıştırılmıştır. Üretilen kompozit malzemeler daha sonra Taguchi metoduyla belirlenen deney parametrelerine uygun olarak Argon atmosferi altında difüzyon kaynağına tabii tutulmuş ve kaynak işlemi gerçekleştirilmiştir. Üretilen kaynaklı birleştirmelerin mikroyapısal karakterizasyonunu belirlemek için optik mikroskop, SEM, XRD ve EDS incelemeleri, mekanik özelliklerin tespit edilmesi için de mikrosertlik ve kesme (kayma) testleri gerçekleştirilmiştir. Yapılan optimizasyon işlemi sonucunda % 100 Cu10Sn - % 0 B4C malzeme, 820 °C sıcaklık, 20 kg ve 40 dakika süre parametreler optimum parametre olarak belirlenmiş ve gerçekleştirilen kontrol deneyleri sonucunda, tahminsel ve doğrulama değerleri birbiriyle mukayese edilmiştir. Kontrol deneyleri sonucunda; kesme kuvveti için başlangıç parametre değerlerine göre % 11,24 iyileşme olduğu, tahminsel hatanın ise % 1,26 değer ile ihmal edilebilecek bir düzeyde olduğu görülmüştür. Tüm sonuçlar birbiri içerisinde değerlendirildiğinde ise; B4C takviyeli Cu10Sn matrisli kompozit malzemelerin difüzyon kaynağı uygulamalarında parametrelerin belirlenmesi ve optimizasyonu aşamasında Taguchi metodunun verimli bir şekilde kullanılabileceği çalışmada tespit edilmiştir.
Gaz atomizasyonu ile metal tozu üretimi
ABSTRACT PRODUCTION OF METAL POWDERS BY GAS ATOMIZATION YILMAZ, Necip Fazıl M.S. in Mechanical Engineering Supervisor: Assist. Prof. Dr. Cengiz DO?AN June, 1996, 80 pages In this study, a gas atomization unit for metal powder production has been modified. Instead of tundish and melting of metal, a melting unit working with an electric arc has been used. This unit consists of high current, low voltage power source, compressed air, nozzle and electrode feeding mechanism. In the experimental set-up two different metal wires which are driven by feed drive mechanism, are melted by means of an electric arc developed between the ends of the wires. A nozzle directs the compressed air to the arc and atomise the molten metal. Produced powders are quenched in the water before the solidification to obtain complex shapes. Direct current power source used in the experiment, automatically adjusts the current according to selected voltage. In the experiments, steel, brass and aluminium wires with different diameters were atomized. Characteristics of the produced metal powders are investigated in terms of size and the microscopic structure. Mean powder sizes for steel, brass and aluminium are 121 urn, 88 ym and 88 urn respectively. Key Words: Metal arc spraying, atomization III
Yüksek karbonlu toz metal çeliklerin mikroyapı ve darbe tokluğu özelliklerine küreselleştirme ısıl işlemleri etkilerinin araştırılması
Toz metalurjisi yöntemiyle üretilmiş yüksek karbonlu çeliklere farklı yöntemlerle küreselleştirme ısıl işlemleri uygulanmıştır. Bu ısıl işlemlerle, toz metal çeliklerin mikroyapısında ferrit matriste ince dağılmış küresel sementit üretilmeye çalışılmıştır. Küreselleştirme çalışmaları sonrası, yüksek karbonlu toz metal çeliklerin mikroyapı, sertlik ve darbe özellikleri incelenmiştir. Bu çalışmalar için Höganas firması tarafından üretilmiş NC.100.24 kodlu saf demir tozuna ağırlıkça ayrı ayrı % 0,9 ve % 1,4 doğal grafit tozu ve yağlayıcı olarak ağırlıkça %0,5 çinko stearat ilave edilmiş ve doğrudan karıştırılmıştır. Karışım tozlar soğuk olarak tek etkili kalıplarda 700 MPa presleme basıncında oda sıcaklığında şekillendirilmiş, ardından 1180 0C?de saf Argon gazı atmosferi altında 20 dk süre sinterlenmişlerdir. İki farklı C oranına sahip olarak üretilen yüksek karbonlu toz metal çeliklere üç farklı ısıl işlem rotası ile küreselleştirme işlemleri uygulanmıştır. Birinci grup numunelere, Ac1 sıcaklığının altında kalan 705 0C?de farklı sürelerde küreselleştirme ısıl işlemi uygulanmıştır.İkinci grup numuneleri, Ac1 sıcaklığının altında kalan 705 0C?de belli bir süre tutup, ardından Ac1 sıcaklığının üstünde kalan 735 0C?ye ısıtarak belli bir süre tutulmuş ve bu işlem tekrarlı olarak bu sıcaklıklar arasında farklı sürelerde uygulanmıştır.Bu ilk iki yöntemde küreselleştirme süresi 5 ile72 saat arasında yapılmıştır. Son yöntem ise, 850 0C ve 950 0C?de 6 dk sürede östenitlenen sırasıyla % 0,9 ve %1,4 grafit ilaveli numunelerin su verilmesiyle martensitik dönüşümler sağlanmıştır. Ardından ferritik matriste küresel sementit dağılımı 505 0C, 605 0C, 705 0C sıcaklıklarda 0,5 ile 5 saat süre arasında tavlanarak üretimi amaçlanmıştır. İlk iki yöntemle üretilen numumelerde küreselleşme süresinin üçüncü yöntemle üretilen numunelere gore daha uzun zaman almıştır. XRD analiz sonuçlarına göre tüm numunelerde ferritik yapıda sementit fazı dışında geçiş karbülerine rastlanmamıştır. Bu küreselleştirme işlemleri sonunda, sertlik ve darbe tokluğu arasında doğrudan bir ilişki olmadığı, ancak tokluğun daha çok mikroyapıdaki semenitit morfolojisi ve dağılımına bağlı olduğu anlaşılmıştır.Numuneler arasında en yüksek sertlik(? 340 HV), üçüncü yöntemle 505 0C? sıcaklıkta yapılan işlemlerle üretilen % 1,4 grafit ilaveli numunede elde edilmiştir. En yüksek darbe tokluğu da (?34 j.cm-2) ilk iki yöntemin uygulandığı % 0,9 grafit ilaveli numunelerde sağlanmıştır.
Toz metalurjisi yöntemi ile WC takviyeli CuNiSi kompozitlerin üretimi ve karakterizasyonu
Son zamanlarda uygulanan metotlar arasında toz metalurjisi (TM) ile üretilen CuNiSi alaşımları dikkate değer bulunmuştur. TM yöntemiyle alaşımın kimyasal kompozisyon kontrolü sağlanabilmektedir. Toz metalurjisi, döküm, talaşlı imalat, sıcak ve soğuk presleme gibi üretim yöntemlerine alternatif olarak geliştirilmiştir. Toz metalurjisi yöntemi ile kompozitler elde edilerek malzemelere aşınma direnci, korozyon direnci, yüzey sürtünmesi ve yüzey gerilimlerinin arttırılması gibi özellikler kazandırılabilir. Mühendislik uygulamalarında kullanılan malzeme grupları içerisinde kompozit malzemeler vazgeçilmez bir yere sahiptir. Dayanım/ağırlık oranının yükselmesiyle daha ince ve hafif kompozitlerin geliştirilmesi neticesinde üretim ve işletme giderlerinin birim maliyetinin düşürülmesi sağlanmaktadır. Hafiflik ve sağlamlık oranı açısından başarılı olan CuNiSi alaşımları ile çok iyi mekanik özelliklere sahip kompozit malzemeler üretilmektedir. Bu tez kapsamında sabit presleme basıncında preslenen ve sabit sıcaklıkta sinterlenen CuNiSi alaşımının mikroyapı ve mekanik özelliklerindeki değişimi karşılaştırılmıştır. Bu çalışmada, toz metalurjisi yöntemi ile CuNiSi toz karışımına, ağırlıkça farklı oranlarda (%2.5, 5 ve 10) WC parçacıkları takviyesi yapılarak, kompozit numuneler üretilmiştir. Hazırlanan tozlar mekanik alaşımlama cihazı ile 5 ve 10 saat süreyle karıştırılmıştır. Karıştırma işlemi sonrasında tozlar pres ile presleme işlemi yapılmıştır. Soğuk presleme işleminde presleme basıncı olarak 600 MPa basınç uygulanmıştır. Üretilen peletlerin sinterleme işlemi atmosfer kontrollü ısıl işlem fırını ile yapılmıştır. Sinterleme işlemi, argon atmosferinde 900 ℃ sıcaklıkta 1 saat süre ile uygulanmıştır. Üretilen numunelerin mikroyapılarını belirleyebilmek için taramalı elektron mikroskobu (SEM-EDS), üretilen numunelerin içyapılarında oluşan fazları belirleyebilmek için X-Işını Kırınım yöntemi (XRD) analizi ve WC parçacıklarının sertlik üzerine etkisini belirleyebilmek amacıyla mikrosertlik (HV0,05) alınmıştır. Mikroyapı sonuçlarından, WC partiküllerinin yapı içerisinde homojen olarak dağıldığı tespit edilmiştir. Üretilen numunelerde artan WC miktarına ve mekanik alaşımlama süresine bağlı olarak sertlik değerlerinde artış olmuştur. Bunun yanısıra, deneyler sonucunda en yüksek sertlik değerine %10 WC ilave edilen ve 10 saat süre mekanik alaşımlama uygulanan numunede 198 HV0,05 olarak ölçülmüştür.
Sıcak preslemeli sinterleme yöntemi kullanılarak Cu-TiB2 kompozit ile kaplanmış elektrik kontak malzemesinin yüzey özelliklerinin araştırılması
Bu çalışmada Cu alt tabaka malzemesi sıcak preslemeli sinterleme yöntemi kullanılarak Cu-TiB2 tozlarıyla kaplanmıştır. Uygulanan kaplama yönteminde kaplama tabakasını oluşturan kompozit malzemelerin takviye oranı ve sinterleme sıcaklığının etkilerine bağlı olarak mekanik ve mikroyapı özellikleri araştırılmıştır. Kaplama işleminde Cu matris tozları içerisine hacimsel olarak %0, %5, %12,5, %20 ve %25 oranlarında TiB2 tozu ilave edilerek 3D mekanik karıştırıcı ile karıştırılmıştır. Karıştırma işleminde karıştırma hızı 350 rpm, karıştırma süresi 25 dakika ve bilye/toz oranı 15:1 olarak belirlenmiştir. Farklı oranlarda karıştırılan tozlar Ar (argon) gazı atmosferinde çelik bir kalıp içerisinde 900, 950 ve 1050 °C ' de sinterleme işlemine tabi tutulmuştur. Sinterleme sonrası üretilen numuneler Ar atmosferinde 110 MPa basınç altında tek yönlü olarak sıkıştırılmıştır. Üretim parametrelerinin numunelerin fiziksel ve mekanik özellikler üzerine etkilerini belirlemek amacıyla kaplama tabakası ve enine kesit mikroyapısı OM ve SEM görüntüleri, XRD ve EDS analizleri alınmıştır. Ayrıca, kaplama tabakası makro sertlik ve lineer ileri geri aşınma testlerine tabi tutulmuştur. Elde edilen sonuçlara göre Cu altlık malzemesi sıcak preslemeli sinterleme yöntemi ile kaplandığında, Cu ve TiB2 tozlarının homojen bir şekilde karıştığı, OM ve SEM görüntülerinde iyi bir bağ oluşturduğu görülmüştür. Cu-TiB2 kaplama tabakasında TiB2 hacim oranı arttıkça kaplama yüzeyinin makro sertliğinin arttığı ve aşınma kaybının azaldığı tespit edilmiştir. Kaplama işleminde kullanılan sinterleme sıcaklığının artmasıyla, numunelerin mikro yapılarında tozlar arasındaki boşlukların azaldığı ve küçüldüğü, bunun da makro sertlikte bir artışa ve aşınma kütle kaybında bir azalmaya yol açtığı tespit edilmiştir.
Toz metalurjisiyle üretilen niti'nin üzerine sol-jel yöntemi ile hidroksiapatit kaplanması
Nikel titanyum alaşımları gözenekli yapıda olmasından dolayı, son yıllarda biyomalzeme uygulamaları için dikkatleri üzerine çekmektedir. NiTi' nin süperelastiklikleri, korozyon dirençleri, darbe sönümleme kapasiteleri, hafif olmaları, kemiğe yakın mekanik değerler, canlı dokunun ilerlebilmesine imkan veren gözenekli yapıları ve biyouyumlulukları nedeniyle özellikle medikal alanda çokça tercih edilmektedir. Toz metalurjisi, farklı şekil ve boyutlara sahip metal tozlarının, hafif, yüksek performanslı ve üstün mekanik özelikliğe sahip parçaların malzemelerin üretilmesini sağlayan bir yöntemdir. Bu işlem sırasında; homojen olarak karıştırılmış tozlar bir kalıba doldurulur, kalıpta tasarlanması istenen basınçla istenen şekilde preslenir ve preslenen parçacıklar bir fırında sinterleme metodu ile ısıl bağlanması sağlanır. Toz metalurjisi yöntemiyle elde edilmek istenen malzemenin kimyasal bileşimi kontrol edilir ve ilave üretim işlemlerine ihtiyaç duymayacak şekilde malzeme son şekline yakın biçimde üretilir. Bu tez çalışmasında %53Ni atomik orandaki NiTi toz metalürjisi yöntemi ile üretilmiştir. Üretilen NiTi'nin üzeri sol-jel daldırma yöntemi kullanılarak hidroksiapatit ile kaplanmıştır. Numuneler; farklı basınç, sıcaklık kullanılarak toz metalürjisi yöntemi ile üretilmiş olup , yüzeyleri farkli daldırma hızları ve bekletme sürelerinde sol-jel yöntemi ile hidroksiapatit ile kaplanmıştır. Daha sonra optik, EDX , SEM (taramalı elektron mikroskobu) incelemeleri, yoğunluk ölçümleri yapılmış ve mekanik özelliklerin incelenmesi amacıyla basma deneyleri gerçekleştirilmiştir.
Toz metalürjisi yöntemi ile üretilen bakır matrisli hibrit kompozit malzemelerin mekanik ve korozyon özelliklerinin araştırılması
Saf bakır yüksek elektrik iletkenliği ve yüksek termal iletkenliği nedeniyle çeşitli elektrik uygulamalarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Bakırın bu mükemmel özelliklere sahip olmasına rağmen, bakırın sünek olması onu mekanik zorlanmalara karşı savunmasız bırakmaktadır. Bu sebeple bakır alaşımları ve bakır matrisli kompozit malzemeler üzerine yapılan çalışmalar oldukça yoğundur. Bu çalışmada toz metalürjisi ile üretilen Cu-Cr-B4C-CNF hibrit kompozitlerin mikroyapı, mekanik ve korozyon özellikleri araştırılmıştır. Mikroyapı özellikleri optik, SEM-EDS ve XRD analizleri ile incelenirken, mekanik özelliklerin tespiti için sertlik ve aşınma testleri yapılmıştır. Kompozitlerin aşınma performanslarını belirlemek amacıyla pin-on-disk aşınma metodu kullanılmıştır. Aşınma testinde üç farklı aşınma yükü (5N, 10N ve 15N) seçilmiştir. Kompozitlerin korozyon özellikleri Potansiyodinamik yöntem kullanılarak belirlenmiştir. Potansiyodinamik ve korozyon oranı için Cu-Cr-B4C-CNF hibrit kompozitleri pH 6-7 olan ağırlıkça % 3,5 NaCl çözeltisine daldırılmıştır. Doğrudan korozyon cihazından okunan tafel eğrilerinden hibrit kompozitlerin korozyon akım yoğunluğu, korozyon potansiyeli ve korozyon hızı hesaplanmıştır. Mikroyapı sonuçları takviye elemanlarının bakır matrisi içerisinde nispeten homojen dağıldığını göstermiştir. Mikroyapıda Cu, CrB2, Cr2B3 ve C fazları tespit edilmiştir. Kompozitin sertlikleri takviye ilavesiyle artış göstermiş ve CNF'nin % 1 oranında maksimum değere (72,5 HB) ulaşmış, bu CNF oranından sonra sertlik değerinde çok az miktarda azalma meydana gelmiştir. Aşınma sonuçlarına göre takviye oranlarına bağlı olarak sürtünme katsayılarında ve aşınma oranlarında azalma meydana gelirken, aşınma yüklerinin artmasıyla hem sürtünme katsayılarında hem de aşınma oranlarında artışlar meydana gelmiştir. Korozyon testi sonuçları Cu matrisinin en iyi korozyon direncine sahip olduğu tespit edilmiştir. Takviye ilavesi yapıldığında korozyon dirençlerinin kısmen düştüğü, fakat kompozitler içerisinde en iyi korozyon direncine Cu-8B4C-6Cr-2CNF hibrit kompozitinin sahip olduğu belirlenmiştir.
Sıcak presleme yöntemi ile alüminyum esaslı köpük malzeme üretimi
Bu tez çalışmasında, toz metalurjisi yöntemiyle sıcak presleme işlemi uygulanarak alüminyum esaslı metalik köpük malzeme üretimi gerçekleştirilmiştir. Alüminyum esaslı metalik köpük malzeme üretiminde presleme sıcaklığı, presleme basıncı ve köpürtme sıcaklığının etkileri araştırılmıştır. Yapılan deneysel çalışmada Alumix 231 tozlarına ağırlıkça %1 oranında TiH2 ilave edilerek 60 dakika karıştırılmıştır. Karışım tozlar kalıp içersinde tek yönlü olarak 50MPa yük altında preslenerek blok numuneler elde edilmiştir. Blok numuneler farklı sıcaklıklarda (350-450-550 oC) ve farklı basınçlarda (100-200-300 MPa) 30 dakikalık sabit süre boyunca sıcak presleme işlemine tabi tutularak köpürtülebilir toz tablet numuneler haline getirilmiştir. Elde edilen köpürtülebilir toz tablet numuneler yüksek sıcaklığa dayanıklı saydam cam kalıpta fırın içersine konularak farklı köpürtme sıcaklıklarında (670-690-710 oC) köpürtme işlemine tabi tutulmuştur. Köpürtülen toz tablet numuneler cam kalıp içerinde gözlemlenerek maksimum lineer genleşme oranında fırın içersinden çıkarılmıştır. Üretilen metalik köpüklerde en uygun presleme sıcaklığı, presleme basıncı ve köpürtme sıcaklığı belirlenmiştir. Deneysel çalışmalar sonucunda presleme basıncına ve presleme sıcaklığına bağlı olarak köpürebilir TM numunelerin yoğunluklarında artış meydana gelmiştir. Maksimum yoğunluğa (%99,54) 550 oC sıcaklıkta yapılan presleme işlemlerinde ulaşılmıştır. En düşük lineer genleşme oranı 350 oC'de 100 MPa'da preslenen numunelerin 670 oC sıcaklıkta köpürtülmesi ile elde edilmiştir. En yüksek lineer genleşme oranları 690 ve 710 oC köpürtme sıcaklıklarında 450 oC'de 200 MPa'da preslenen numunelerde elde edilmiştir.Anahtar Kelimeler : Toz Metalurjisi, Al Köpük, Sıcak Presleme
Eşit kanal açısal yoğunlaşma/presleme (EKAY/EKAP) yöntemi ile alüminyum tozlarda ince taneli yapıların üretilmesi ve bu malzemelerin deformasyonu
Bu çalışmada, toz metalurjisi ile üretilen alüminyum tozlarına, hidrolik pres bağlantılı ısıl işlem fırınında Eşit Kanal Açısal Yoğunlaşma/Presleme (EKAY/EKAP) yöntemi uygulanarak, çok düşük sıcaklıklarda ince taneli ve yüksek yoğunluklu malzemelerin üretilmesi ve bunların deformasyon özellikleri araştırılmıştır.EKAY/EKAP işlemleri; 90º'lik kanal açılı, yüksek tokluğa sahip bir kalıp kullanılarak, oda sıcaklığı, 50ºC, 100ºC ve 200ºC sabit kalıp sıcaklıklarında, farklı geçiş sayılarında, 1mm.s-1 pres zımbası ilerleme hızında ve rota C kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Üretilen numunelerden çekme test numuneleri hazırlanmış ve bu numuneler (10-3 s-1) hızında oda sıcaklığında çekme testlerine tabi tutulmuştur. Alüminyum tozlardan EKAY/EKAP ile üretilen numunelerden elde edilen sonuçları EKAY/EKAP yapılmadan üretilen numunelerle karşılaştırmak için kalıp içerisinde farklı sıcaklıklarda (200ºC, 100ºC ve 50ºC) alüminyum tozlardan numuneler üretilmiştir. Üretilen bu numuneler de aynı deformasyon şartlarında teste tabi tutulmuş ve sonuçlar karşılaştırılmıştır. Yapı, işlem, özellik ilişkileri arasında bağlantı kurabilmek için üretilen numunelerin mikroyapısal kareterizasyonu, Taramalı Elekton Mikroskobu (SEM) ve Geçirimli Elektron Mikroskobu (TEM) kullanılarak yapılmıştır.Sonuç olarak; alüminyum tozların EKAY/EKAP'ı ile oldukça yüksek mekanik özelliklere (yüksek yoğunluklu, ince taneli yapı, yüksek dayanım, yüksek sertlik) sahip malzemelerin elde edildiği görülmüştür.Anahtar Kelimeler :Eşit Kanal Açısal Yoğunlaşma/ Presleme (EKAY/EKAP), Toz Metalurjisi, Alüminyum Tozlar, İnce Taneli Yapı, Mikroyapısal Karekterizasyon
Elazığ vişne mermerinin işlenebilirliğine kesici takım matris bileşenlerinin etkisi
Bu çalışma, Elazığ Vişne Mermerinin (EVM) İşlenebilirliğine Kesici Takım Matris Bileşeninin Etkisini belirlemek amacı ile yapılmıştır. Mermer üretim maliyeti, esas itibariyle kesici takım performansı ile kontrol edilmektedir. Mermerin kesilebilmesi için öncelikle aşınma türü ile mermer taşı arasındaki etkileyici faktörlerin belirlenmesi gerekir. Mermer kesici takımlarının aşınmasını etkileyen faktörlerin başında aşındırıcı soket matrisi ve elmas partikülleri ile kayaç özellikleri arasındaki üçlü ilişki gelmektedir. Bu çerçevede kesici takım soketini oluşturan metallerin üretim yöntemlerinin mermer kesici takım (MKT) ömrünü nasıl etkileyebileceğinin bilinmesi de önemlidir. Bu nedenle kesici takım ömrünü uzatarak mermer üretim maliyetini düşürebilmek için kesici soketler de kullanılan metal ve bileşimleri ile bunların % miktarlarının ve üretim tekniklerinin EVM ve diğer mermer taşlarına göre belirlenmesi büyük bir önem arz etmektedir.Bu çalışmada özellikle EVM'nin kesme işleminde kullanmak amacıyla 85Cu15Sn bronzu ile %5 Co, %15 Cu ve %2-11 Ni katkılı matris bileşimine sahip elmaslı soketler toz metalürjisi (TM) yöntemiyle üretilmiştir. Ağırlıkça % 2, 5, 8 ve 11 oranlarında ve ortalama 2,5 µm tane boyutlu Nikel tozu matris bileşimine ilave edilmiş ve soketlerin üretimi 270 N basınç altında ve 670°C sinterleme sıcaklığında 4,5 dakika süreyle yapılmıştır. Hazırlanan matris karışımına toplam olarak %27 konsantrasyonunda 40/50 mesh tane boyutuna sahip sentetik elmas tozu ilave edilerek karıştırıcıda karıştırılmıştır. Daha sonra bu matris karışımı sıcak presleme yöntemiyle elmaslı soket haline dönüştürülmüştür. Üretilen soketler 350 mm çapındaki çelik testere disklerine 40Ag19Cu21Zn20Cd kimyasal bileşime sahip ve 1,2 mm çaplı lehim teli ile sert lehim yapılarak birleştirilmiştir.Soket matrislerinin gerçek öz kütleleri ile bağıl öz kütleleri Archimedes prensibine göre tespit edilip teorik öz kütleleri ile karşılaştırma yapıldı. Soket matrislerin sertlikleri Brinell Sertlik Ölçme Cihazı ile 62,5 kg yük altında ve 2,5 mm çaplı bilye kullanılarak ölçülmüştür. Soketlerin eğme mukavemeti üç noktalı eğme testi ile belirlendi.Deney amaçlı üretilen Ni katkılı ve katkısız MKT soketlerinin kesme performansı (aşınma miktarı) Elazığ'da bulunan Alacakaya Mermer, Şaheser Mermer ve Asmer Mermer Fabrikalarındaki PLC sistemli mermer kesme makinelerinde EVM kesilerek belirlenmiştir. Soketlerin aşınma miktarı beş ayrı yerden kumpasla ölçülerek belirlenmiştir.Soketlerin mikro yapı ve kimyasal bileşimi, taramalı elektron mikroskobu (SEM), X-ışını kırınımı (XRD) ve enerji dağılımlı X-ışını spektrometresinde (EDX) tekniklerinden faydalanılarak incelenmiştir.Deneysel çalışmalar sonucunda Ni ve diğer metal tozlarının MKT matrisi içerisinde oldukça homojen bir dağılım sergilediği gözlenmiştir. Ayrıca artan Ni katkı miktarı ile MKT matrislerinin sertliklerinde de artış olduğu tespit edilmiştir. Başka bir ifadeyle Ni katkı miktarı artışı ile MKT bünyesindeki gözenekli yapı azalmış olup bu azalmaya bağlı olarak numunelerin sertliklerinde bir miktar artış gözlenmiştir. Soketlerin gerçek öz kütlesi ile bağıl öz kütlelerinde de Ni ilavesine bağlı olarak artış olduğu görülmüştür. Üç noktalı eğme deneyi sonuçlarına göre %2-8 Ni katkılarında soketlerde eğme mukavemetinin arttığı, ancak daha sonra %11 Ni ilaveli numunelerde bu değerin düştüğü gözlenmiştir.SEM incelemelerinde, elmas tozlarının ve matristeki diğer alaşım elementlerinin dağılımının düzenli olduğu ve sinterleme etkisiyle elmas tanecikleri ile matris arasındaki gözeneklerin yok denecek kadar az olduğu tespit edilmiştir. Bu durum, MKT matrisi bünyesindeki Ni katkı oranının artması ile açıklanabilir. Aynı zamanda matris karışımının çok iyi sinterlendiği ve bu paralelde taneciklerin birleşerek boyun verdiği görülmüştür. Taneciklerin boyunlaşarak birleşmesi, sinterleme işleminin tam olarak amacına ulaştığı anlamına gelmektedir.XRD incelemelerinde sinterleme işlemi etkisiyle Cu327,92Sn88,08, CoCu2Sn, Cu41Sn11, CoCu2Sn, Co3Sn2, CoNiSn, Cu2Ni3Sn3, CoSn, Co3Sn2, NiSn, Cu5Sn, Ni4Sn, CuNi2Sn, CuSn, Co3Sn5, Cu9NiSn3, Cu5,6Sn, CoNiSn, Ni4Sn faz ve bileşiklerin oluştuğu tespit edilmiştir. Ayrıca önemli bir bulgu olarak %8?11 Ni katkılı matrislerin XRD incelemesinde monoklinik yapı olan ?-Bronzu (Cu6Sn5) kırılgan fazının oluştuğu gözlenmiştir.Diğer bir önemli bir bulgu ise NR (Referans Numunesi) dahil N1, N2 ve N3'te Co3C fazı, N4'te ise CoCx fazı oluşmuştur. Ayrıca % 11 Ni katkılı N4 numunesinde Co3C ? CoCx dönüşümü gerçekleşmiştir. Bu tespit aşınma sonuçları ile karşılaştırılırsa; özellikle %8?11 Ni'li numunelere ait aşınmış yüzey fotoğraflarında aşınma çizgilerinin iyice azalması şeklinde kendini göstermiştir. Bu da %2-11 Ni katkılı matris malzemesinin aşınma mukavemetinin referans malzemesine göre daha artmış olduğunu göstermektedir.Maksimum gerilme ve kopma gerilmesi değerlerinde %8 Ni katkısına kadar artma, %8?11 Ni katkılarında azalma olduğu tespit edilmiştir. Bu azalmaya %8?11 Ni katkılarının etkisi ile matriste oluşan ?-Bronzu (Cu6Sn5) kırılgan fazının sebep olduğu düşünülmektedir. Hatta matriste oluşan ?-Bronzu fazının sertlik artışının da bir nedeni olduğu düşünülmektedir. Bu arada Ni katkılı MKT'lerde Ni ilave miktarının artışı ile aşınma dirençlerinde de bir miktar artış olduğu görülmüştür. En yüksek aşınma direnci % 11 Ni katkılı numunelerde elde edilmiştir.Anahtar Kelimeler: Mermer Kesici Soketi, 85Cu15Sn, Cu, Co, Ni, Mermer Kesici Takım Matrisi, Sıcak Presleme, Toz Metalürjisi, Mermer Kesici Takım Aşınması, Elazığ Vişne Mermeri, ?-Bronzu?
TM yöntemiyle üretilmiş alüminyum esaslı SiCp takviyeli kompozit ile 304 paslanmaz çeliğin sürtünme kaynağıyla birleştirilebilirliğinin araştırılması
Kompozit malzemeler, şekil ve kimyasal bileşimleri farklı ve birbiri içerisinde pratik olarak çözünemeyen iki veya daha fazla sayıda makro bileşenin kombinasyonundan oluşan malzemeler şeklinde tanımlanabilir. MMK malzemeler, karıştırma, mekanik alaşımlama, döküm, infiltrasyon, vb. birçok yöntemle üretilebilmektedir. Her ne kadar döküm yöntemi ucuz olması sebebiyle tercih edilse de, bu yöntemde takviye elemanlarının matris içerisinde homojen dağıtılması zordur. Fakat bir katı hal işlem tekniği olan toz metalurjisi tekniklerinden karıştırma ve mekanik alaşımlama yöntemlerinde bu problemlerin ortadan kaldırılması mümkün olmaktadır.Pek çok sahada geniş bir uygulama alanına sahip ve farklı üretim metotları ile üretilen MMK' lerin birleştirilmesinde güvenle kullanılacak birleştirme tekniklerinin belirlenmesi gereği ortaya çıkmıştır. Ayrıca, farklı özelliklere sahip malzemelerin geleneksel ergitme kaynak yöntemleri ile birleştirilmesinde çeşitli problemlerle karşılaşılmakta ve bilhassa kompozit malzemelerin diğer metallerle birleştirilmesini neredeyse imkânsız kılmaktadır. Bu malzemelerin ergitme kaynak yöntemleri ile birleştirilmesinde ortaya çıkan olumsuzlukları minimize etmek için, birleştirilecek parçaların şekil ve boyutları uygun ise ergitme olayının olmaması, çok daha az kaynak hatası içermesi ve kaynak sonrası daha az iç gerilmeler oluşturması nedeni ile katı hal kaynak tekniklerinden biri olan sürtünme kaynak yöntemi büyük avantaj sağlamaktadır.Bu çalışmada, Al matrisli SiCp takviyeli ve Cu ilaveli metal matrisli kompozit toz metalurjisi yöntemiyle üretilmiştir. Üretilen bu malzeme sürtünme kaynak yöntemiyle farklı özelliklere sahip AISI 304 östenitik paslanmaz çelikle birleştirilmiştir. Kaynaklı birleştirmelerde; devir sayısı, sürtünme basıncı, sürtünme süresi, yığma basıncı ve yığma süresi gibi parametreler, belirli aralıklarda değiştirilerek, farklı mekanik ve mikroyapı özelliklerine sahip birleştirmeler elde edilmiştir. Yapılan incelemeler sonucunda, üretim ve işlem parametrelerinin birleşme kalitesi üzerinde önemli rol oynadığı ve östenitik paslanmaz çelik ile Al matrisli MMK' lerin sürtünme kaynak yöntemi ile birleştirilmesinde, takviye elemanı olarak kullanılan SiCp partikül boyutu ve hacim oranının bağlantı mukavemeti üzerine olan etkisi tespit edilmiştir. Bu doğrultuda, uygun devir sayısı, sürtünme basıncı ve sürtünme süreleri kullanılarak kaynak kalitesini artırmak mümkün olabilmektedir.Bu çalışmanın ilk bölümünde konuya giriş yapılmış, ikinci bölümde konunun literatürdeki yeri hakkında bilgi verilmiştir. Üçüncü bölümde kompozit malzemeler, üretim yöntemleri ve birleştirme yöntemlerinden bahsedilmiştir. Dördüncü bölümde deneysel çalışmalar, beşinci bölümde deney sonuçları sunulmuştur. Altıncı ve son bölümde genel sonuçlar verilmiştir.