Powder metallurgy
75 theses under this subject heading
Mechanochemical synthesis and characterization investigations of some refractory metal silicides
In recent years, metal silicides have attracted growing interest due to their unique properties such as high melting temperature, high temperature oxidation stability, high temperature strength and excellent diffusion-barrier characteristics. In regard of these properties, they have gained the attention of researchers for mainly two different usages as coating and high temperature structural materials. Good thermal stability, relatively low electrical resistivity and being good contact material for silicon-based materials make metal silicides important for coating materials in microelectronic applications. Additionally, high melting temperature, relatively low density, high temperature strength and good chemical and oxidation resistance make them potential candidates for high-temperature structural applications such as turbine engines and heating elements. The first commercial application of metal silicides was heating elements of MoSi2 based composites which was patented in 1956 by Kanthal. After that, researchers have mainly focused on molybdenum silicides and their composites among metal silicides. Tungsten silicide is the most resembling silicide to MoSi2 in terms of its crystal structure. However, its properties are slightly different. WSi2 can also be regarded as a promising material highlighted by high strength at elevated temperatures accompanying with its high melting point, its ability to form a SiO2 layer on its surface at high temperatures and its great corrosion resistance. In addition to these silicides, niobium silicide exhibits encouraging properties for many applications which require high temperature oxidation resistance under severe conditions. The most common preparation method for transition metal silicides is solid-state reactions resulting from directly heating of elemental powders at high temperatures. This process generally requires prolonged dwell times and high temperatures like 1200 ºC. Other methods successfully utilized for producing metal silicides are mechanical alloying (MA) and self-propagating high temperature synthesis (SHS). MA, as an advanced powder metallurgy technique, is a relatively simple and a cost effective mass production method at room temperature. Moreover, MA can be an efficient route to produce metal silicides by means of lower temperatures and shorter processing times than commercial methods due to repeated fragmentation and re-welding of powder particles. When the MA process is terminated with exchange/reduction reactions of the initial powders, the process is also termed as mechanochemical synthesis (MCS). In the literature, the synthesis of metal silicides usually conducted by MA of elemental powders which requires long ball milling times. In almost all studies on the fabrication of metal silicides, elemental powders were used as the initial materials. MCS process may reduce the milling time for reactions and provide more efficient production route in terms of using relatively cheaper starting materials (powders) compared to elemental powders. It is also known that MCS process usually yields to nano-sized particles. Therefore, synthesis of metal silicides by an MCS method may give promising results for their applications both at elevated temperatures and in microelectronic industries. In this dissertation, tungsten, molybdenum and niobium silicide powders were fabricated using a combined method of MCS and leaching process. The consolidation and sintering of selected powder compositions after MCS and purification were conducted by spark plasma sintering (SPS). The primary goal of this dissertation work was to synthesize tungsten, molybdenum and niobium silicide powders from their oxide starting powders (WO3, MoO3 and Nb2O5), silica (SiO2) and a reducing metal (Mg). The thermodynamic predictions of desired reactions for metal silicide formations were also studied and discussed together with experimental results to have a better understanding of the constituted phases and their reaction mechanisms. Different milling durations and excess initial additions were used as process parameters. The synthesis studies of tungsten silicide powders were also performed using other starting systems to achieve selected initial powder efficiency. Detailed characterizations of synthesized powders were carried out using an X-ray diffractometer (XRD), stereomicroscope (SM), differential scanning calorimeter (DSC), scanning electron microscope coupled with an energy-dispersive X-ray spectrometer (SEM/EDS), particle size analyser (PSA), transmission electron microscope with energy-dispersive X-ray spectroscopy (TEM/EDS). The consolidation behaviours of synthesized metal silicides were also studied using different sintering temperatures. The microstructure and mechanical properties of the bulk silicide samples were characterized via optical microscopy (OM), XRD, SEM techniques, and calculations of Archimedes density, Vickers microhardness and fracture toughness values. Firstly, the mechanochemical synthesis studies of tungsten silicide powders were investigated in the WO3-SiO2-Mg starting powder system in terms of various milling time and excess reactant amounts. After MCS (milling of 20 min for reaction), the stoichiometric initial batch resulted in WSi2, W5Si3, W, MgO and Mg2SiO4 phases. Optimizing excess initial additions provided to synthesize mainly WSi2 structure in addition of small amounts of W5Si3 after MCS and leaching. The TEM investigations revealed that the average particle size of synthesized tungsten silicide powders was 97 mm and each tungsten silicide particle had coated with a SiO2 layer. In addition, the MCS of tungsten silicides were also investigated using, WO3-Si-Mg, W-SiO2-Mg and W-Si systems to compare their efficiency and resultant phases. The excess Mg added WO3-Si-Mg initials resulted in WSi2, W5Si3 and W phases after MCS (milled for 2 min) and leaching. In contrast to this system, the W-SiO2-Mg system could not be mechanical alloyed to yield tungsten silicide structures. In addition, W-Si system resulted in WSi2 formation after long milling duration like 15 h. Evaluation of all starting powder systems, the most efficient was WO3-SiO2-Mg system. Secondly, the molybdenum silicide powders from the MoO3-SiO2-Mg initial system were mechanochemically synthesized (20 min milling for reaction) and leached. The resultant powders comprised of α-MoSi2, β-MoSi2 and Mo5Si3 phases. The TEM images showed that particle sizes of synthesized molybdenum silicide were below 200 nm and encapsulated with SiO2 layers. Thirdly, the mechanochemically synthesis of niobium silicide was investigated using the Nb2O5-SiO2-Mg initial system. Two different Nb2O5 crystal structures (orthorhombic and monoclinic) was used to compare the initial crystal structure, and only the initial powder batch containing orthorhombic Nb2O5 resulted in MCS after 5 h of milling. The synthesized and leached niobium silicide powders had mainly the NbSi2 phase with traces of Nb5Si3 and SiO2. The TEM investigations revealed that the average particle size of synthesized powder was 61 nm and each particle had a SiO2 encapsulation layer. Finally, the selected compositions of synthesized metal silicide powders were consolidated at different temperatures by SPS. The most promising sintering result was obtained for the molybdenum silicide sample with a relative density of 94 %, Vickers microhardness of 15 GPa and fracture toughness of 3.5 MPa√m. This dissertation reveals the production results of tungsten, molybdenum and niobium silicides from their oxides by mechanochemical synthesis for the first time in the universal literature. Detailed characterizations showed that metal silicide with high purity powders had particle sizes below 200 nm. Moreover, a SiO2 encapsulation layer was detected in all synthesized metal silicide particles. In addition, SPS sintering studies of the mechanochemically synthesized metal silicide powders also contributed to the literature. To sum up, as important advanced ceramic materials, metal silicides, were produced from relatively inexpensive initial materials with a simple procedure at room temperature.
31CrMo12 ön alaşımlı T/M çeliklerde boro-sinterleme işlem parametrelerinin belirlenerek tribolojik davranışlarının incelenmesi
Bu çalışmada, ön alaşımlı 31CrMo12 çelik tozları kullanılarak toz metalurjisi (T/M) üretim yöntemi ile numune üretilmiştir. Numune üretim aşamasında, tozların preslenme sıcaklık değerleri ve basınç değerleri belirlenmiştir. Sinterleme aşamasında, preslenmiş tozlar, sinterleme ve borlama işlemlerinin eş zamanlı gerçekleştirildiği ve Boro-Sinterleme olarak adlandırılan yöntem kullanılarak hem borlama hem de sinterleme işlemleri tek seferde gerçekleştirilmiştir. Bu işlem, katı borlama kutusunda Ekabor2, Al2O3 ve SiC tozları ortamında uygulanmıştır. Boro-Sinterleme işlemi ile elde edilen numunelerin tribolojik davranışları incelenmiştir. Çalışmada kullanılan 31CrMo12 ön alaşımlı çelik tozları, atomizasyon yöntemiyle elde edilmiş olup, ortalama 20-30 µm boyut aralığında tozlardan oluşmaktadır. Tozlar, 200 MPa'da soğuk ve 600°C sıcaklıkta 300 MPa'da ılık olmak üzere iki aşamada preslenerek Boro-Sinterleme aşamasına geçilmiştir. Boro-Sinterleme işlemi, 950°C ve 1050°C'de 2, 4 ve 6 saat süresince gerçekleştirilmiştir. Boro-Sinterleme sonrasında üretilen numunelerin, Boro-Sinterleme sürecinin etkilerinin incelenebilmesi için yoğunlukları hesaplanmış, aşınma verileri oluşturulmuş ve mikro sertlik ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Elde edilen veriler neticesinde numuneler arasındaki farklar ve değerler yorumlanmıştır. Boro-Sinterleme sonrasında numunelerin karakterizasyonu FESEM, EDS, OM ve XRD analizleriyle gerçekleştirilmiştir. Boro-Sinterleme sonucunda yüzeyde homojen yapılı borür tabakasının oluşumu sağlanmıştır. Boro-Sinterleme sonrasında numune sertliklerinde artış gözlemlenmiştir. Boro-Sinterleme sıcaklığı ve süresindeki optimizasyon ile numunelerin tribolojik davranışlarının iyileştiği gözlemlenmiştir.
Zamak-5 alaşımının gaz atomizasyonu yöntemi ile üretimi ve karakterizasyonu
Bu çalışmada zamak-5 adı verilen çinko alüminyum magnezyum ve bakır ana bileşenlerini içeren alaşım kullanılmıştır. Gaz atomizasyonu yöntemi ile zamak-5 alaşımının üretilebilirliği, tozların üretimi sonrası toz karakteristiklerinin incelenmesi, oluşan tozların kalıp içerisine konarak preslenmesi ve sinterleme işlemleri uygulanarak ürün üretimi gerçekleştirilmiştir. Ergiyik hale getirilen alaşım gaz atomizasyonu ünitesinde 14 ve 16 bar şeklinde iki farklı basınç kullanılarak toz haline getirilmiştir. Toz üretimlerinde en iyi verim 16 bar gaz basıncı ile yapılan üretimde %80,41 olarak tespit edilmiştir. Toz boyut ölçümlerinde 14 bar basınçta ortalama toz boyutu 62,1 μm, 16 bar basınç ile yapılan üretimde ortalama toz boyutu 73,2μm olarak ölçülmüştür. Tozların SEM görüntüleri incelenmiş burada tozlarda küresel yapı ağırlıkta olmak üzere çubuksu ve pulsu yapılara da rastlanmıştır. Tozlar kalıplanarak 80 tonluk preste 300, 350 ve 400 MPa basınçta sıkıştırılmıştır. Presleme ile elde edilen numuneler 3, 6 ve 9 saat olmak üzere 250, 300 ve 350 °C'de sinterleme işlemine tabi tutulmuştur. Numunelerin SEM görüntüleri incelenmiş, sertlik ve basma deneyleri yapılmıştır. Bu deneyler sonucunda 400 MPa ile sıkıştırılıp 350 °C'de 9 saat sinterlenen numunenin sertlik değeri 68,9 HB, akma dayanım değeri 105 MPa olarak tespit edilmiştir.
Titanyum esaslı vidalı kemik implantlarının enjeksiyon kalıplama süreçlerinin araştırılması
Bu çalışmada, Ti-6Al-4V alaşımından toz enjeksiyon kalıplama yöntemiyle vidalı kemik implantı üretilmiştir. Dört farklı besleme stoku (PW/CW/SA, PW/PE/SA, PEG8000/PP/SA, Naftalin/PE/SA) kılcal reometre ile reoloji çalışması deneysel olarak yapılmıştır. Tüm besleme stokları için viskozite ve erime akış indeksi değerleri hesaplanmıştır. PW/PE/SA ve PEG8000/PP/SA besleme stokları ideal özellikler göstermiştir. Moldflow simülasyon çalışması vidalı parça üzerinde gerçekleştirilmiştir. Simülasyon analizlerinde PEG8000/PP/SA besleme stoku için (viskozite: 72:1001 Pa.s, erime akış indeksi: 261-1888g/10dk. en yüksek toz oranı hacimce %60) en uygun yolluk tasarımı yapılmıştır. Kalıp, talaşlı imalat, elektro erozyon ve ısıl işlemden geçirilerek elde edilmiştir. Farklı enjeksiyon (800-1500 bar), ütüleme basınçlarında (0-1000 bar), debi (10-25cm3/s) ve sıcaklıklarda (150-215 C) denemeler yapılmıştır ve optimum kriterler bulunmuştur. TGA/DSC/DTA ısıl analizleri ile çözücü bağlayıcı giderme sıcaklığı 60-63 C olarak ısıl bağlayıcı giderme hızı 1 C/dk. olarak tespit edilmiştir. Ham parçaya çözücü bağlayıcı giderme (24saat) ve ısıl bağlayıcı giderme (25saat) uygulanmıştır. Sinterleme önce vakum sonra argon yüklenmiş ortamda 1250 C'de korunaklı ve korunaksız 2 saat sinterlenmesi ve farklı soğutma (vakumda, argonda) uygulanarak en uygun üretim parametresi belirlenmiştir. 1250 C'de 2 saat korunaklı olarak sinterlenmesi ve argon ortamında soğutmanın en uygun olduğu bulunmuştur.
An investigation of microstructure and mechanical properties of aluminum matrix composite reinforced with b4c particulates manufactured by powder metallurgy method
Currently some composite materials, especially aluminum metal matrix composites with particulate reinforcement and related manufacturing methods are among important research topics because of their low density, high specific stiffness and specific strength, and, high wear resistance. Therefore, there exists a need for investigation of their mechanical properties and microstructures.In this study, microstructure and physic mechanical properties of Al-B4C composites, boron carbide (B4C) particulate reinforcements in 63-µm diameter aluminum matrix, sintered at 550 ºC, are studied. The effects of parameters such as reinforcement particulate size and reinforcement percentage on hardness, compression strength, and microstructure are investigated.Different sizes (22, 77, and 120-µm) and different amounts (3, 6, and 9 wt%) of B4C were added to the base material, and pressureless sintering was conducted at 550 ºC under argon atmosphere. Resulting microstructures, densities, and compression test behaviors are studied.It is observed that particle sizes and percentages of the reinforcement significantly influence the compression strength and hardness values. Visual inspection using SEM (Scanning Electron Microscope) analyses indicates that the microstructure of the composite is also greatly effected by these parameters. In addition, EDS (Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy) and X-Ray Diffraction analyses were performed for reliable determination of the chemical composition.
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.