Kalay katkısı ile modifiye edilmiş Cu-Cr-Zr alaşımının fiziksel özelliklerinin incelenmesi

Çökelti sertleşebilen sert bakır alaşımlarının, elektriksel ve termal iletkenliklerinin yüksek olmalarının yanı sıra korozyona ve aşınmaya karşı dayanıklı olmaları, geniş kullanım alanı bulmalarını sağlamaktadır. Bakır alaşımlarının bu üstün özellikleri alaşım elementi eklentileri, uygulanan mekanik ve ısıl işlemler sayesinde alaşımlara kazandırılmaktadır. Yaşlandırma ısıl işlemi, azalan sıcaklık ile birlikte matriks içerisinde alaşım elementi çözünürlüğünün azaldığı bazı bakır alaşımlarında mukavemet artışı sağlamaktadır. Bakır berilyum alaşımları tipik yaşlandırılabilir bakır alaşımlarından biridir. Sert bakır berilyum alaşımları çökelti sertleşmesi sayesinde bakır alaşımları içerisindeki en yüksek sertliğe sahip alaşımlardan biri olma özelliği kazanmaktadır. Fakat berilyum metalurjisinin toksik olması sebebiyle, berilyum içerikli bakır alaşımlarına benzer fiziksel özelliklere sahip alternatif bakır alaşımları geliştirilmesi gereksinimi doğmuştur. Bu sayede toksik berilyum içeren bakır alaşımlarının üretim ve kullanım miktarları azaltılmaya çalışılmaktadır. Yüksek sıcaklıkta yüksek mekanik özelliklerin yanı sıra ısıl ve elektriksel iletkenliğin de birlikte istendiği durumlarda CuCrZr alaşımının kullanımı önem kazanmaktadır. Kullanım alanlarına her geçen gün bir yenisi daha eklenen ve özellikleri sürekli geliştirilmekte olan bu alaşımların en yaygın uygulama alanları kontak malzemeleri ve elektrik direnç kaynağı elektrotlarıdır. CuCrZr üçlü alaşımı, konvansiyonel CuCr ve CuZr alaşımları ile karşılaştırıldığında daha yüksek elektriksel iletkenlik, tokluk ve iki kat daha fazla kullanım ömrüne sahip olması sayesinde tercih edilmektedir. CuCrZr alaşımları çökelti sertleşebilmesi sayesinde hem üstün elektriksel iletkenlik ve mukavemet özellikleri sağlamakta hem de toksik içerik bulundurmamaktadır. Dolayısı ile berilyum içerikli alaşımlara alternatif alaşım olarak geliştirilmeye açıktır. Çalışma kapsamında üretilen CuCrZr alaşımı ağırlıkça %5 ve %10 kalay eklentisi ile iki farklı kompozisyonda modifiye edilmiştir. Elde edilen CuCrZr, CuCrZr-5Sn ve CuCrZr-10Sn alaşımları 950°C'de 1 saat çözeltiye alınıp suda su verilmiş ve ardından 400°C'de 2-48 saat yaşlandırma işlemine tabi tutulmuştur. Üretilen alaşımların döküm konumundaki, çözeltiye alınmış konumdaki ve yaşlandırılmış konumdaki sertlik ve elektriksel iletkenlik değerleri ölçülüp, tedarik edilen CuSn10, CuBe ve CuCoNiBe alaşımlarının sertlik ve elektriksel iletkenlik değerleri ile kullanılabilirlik açısından karşılaştırılmıştır. Daha sonra üretilen ve tedarik edilen alaşımlar 5N ve 10N yüklemelerde, 0.05 m/s ve 0,15 m/s kayma hızlarında ball – on – disc kuru sürtünme testlerine tabi tutularak tribolojik özellikleri karşılaştırılmıştır. Aşınma yüzeyleri ışık mikroskobu (IM), elektron mikroskobu (SEM) ve 3D profilometrik analiz cihazı ile karakterize edilmiştir. Üretilen alaşımlardan 10 saat yaşlandırılmış CuCrZr-10Sn alaşımının CuBe alaşımına benzer fiziksel özellikler gösterebildiği ortaya koyulmuştur.