Farklı Basınç Oranlarında Ham Pelet Haline Dönüştürülen Al-15Cu Alaşımının Mikro Yapı ve Mekanik Özelliklerinin İncelenmesi

Bu çalışmada, toz metalürjisi tekniğinin en önemli aşamalarından biri olan ham pelet üretiminde uygulanan sıkıştırma basıncının, üretilen malzemenin mikro yapı ve mekanik özellikleri üzerindeki etkileri incelenmiştir. Bu bağlamda, %99 saflığa sahip ortalama 44 µm boyutlarındaki Al ve Cu tozları kullanılarak, hafif olmasının yanı sıra dayanım bakımından etkili olan Al-15Cu alaşımı üretilmiştir. Mekanik olarak karıştırılan alaşım tozları, özel olarak tasarlanmış kalıp içerisine yerleştirilerek tek eksenli kuvvet uygulaması ile 350, 470 ve 600 MPa basınç altında ayrı ayrı sıkıştırılmıştır. Sıkıştırma işlemi sonrasında ham pelet haline gelen üç farklı numune, tavlama fırınında 550 oC sıcaklıkta 45 dakika bekletilerek geleneksel sinterleme işlemine tabi tutulmuştur. Üretimi tamamlanan numunelerin mikro yapı, yoğunluk, mikro sertlik ve basma dayanımı özellikleri belirlenerek kendi aralarında kıyaslanmaları sağlanmıştır. Yapılan değerlendirmeler sonucunda, sıkıştırma basıncının artırılması ile numunelerin gözenek oranlarının azaldığı ve buna bağlı olarak deneysel yoğunluklarının arttığı tespit edilmiştir. Buna ek olarak artan basınç oranının numunelerin mikro yapı özellikleri üzerinde değişime neden olduğu ve bu değişimin mikro sertlik (80→148 HV) ve basma dayanım değerlerinde (221→508 MPa) iyileşmeye neden olduğu belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlar neticesinde uygun basınç oranı ile ham pelet haline dönüştürülen numunelerin, geleneksel olarak sinterlenmesi günümüz teknolojisinde kullanıma uygun malzemelerin üretiminin gerçekleşebileceği ortaya konulmuştur.

Anahtar Kelimeler:

Toz Metalürjisi Yöntemi, Ham pelet, Al-Cu Alaşımları, Powder Metallurgy Technique, Green Compact, Al-Cu Alloys

PDF

___

[1]Ö. Özgün and A. Erçetin, “Microstructural and mechanical properties of Cr - C reinforced Cu matrix composites produced through powder metallurgy method,” Turkish J. Nat. Sci., vol. 6, no. 2, pp. 2–7, 2017.
[2]S. Korucu ve G. Soy, “Alüminyum matrisli kompozitlerde tungsten karbür ve grafen takviyelerinin mekanik özelliklere etkileri üzerine bir araştırma,” Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknol. Derg., c. 5, ss. 538-547 Düzce, 2017.
[3]N. S. Köksal, F. Taştan, “Demir esaslı malzemelere Cu ve Ni ilavesi ile mekanik özelliklerin değişimi,” c. 1, ss. 55–64, 2008.
[4]A. V Sameljuk, O. D. Neikov, A. V Krajnikov, Y. V Milman, and G. E. Thompson, “Corrosion behaviour of powder metallurgical and cast Al – Zn – Mg base alloys,” Corros. Sci., vol. 46, pp. 147–158, 2004.
[5]T. Qiu, M. Wu, Z. Du, G. Chen, L. Zhang, and X. Qu, “Microstructure evolution and densification behaviour of powder metallurgy Al-Cu-Mg-Si alloy” vol. 63, no. 1, pp. 54-63, 2020.
[6]K. N. Manjunath and G. B. Krishnappa, “Mechanical characterization of Al-Cu alloy produced using conventional sintering process,” Mater. Today Proc., vol. 5, no. 1, pp. 3019–3026, 2018.
[7]U. Avci and A. Güleç, “Effect of different sintering temperatures on microstructure and mechanical properties for pure Al material produced by powder metallurgy,” El-Cezerî J. Sci. Eng., vol. 2021, no. 1, pp. 462–470, 2021.
[8]A. Gökçe, F. Findik, and A. O. Kurt, “Microstructural examination and properties of premixed Al-Cu-Mg powder metallurgy alloy,” Mater. Charact., vol. 62, no. 7, pp. 730–735, 2011.
[9]H. Wang, R. Zhang, X. Hu, C. A. Wang, and Y. Huang, “Characterization of a powder metallurgy SiC/Cu-Al composite,” J. Mater. Process. Technol., vol. 197, no. 1–3, pp. 43–48, 2008.
[10]K. Köprülü, N. Mutlu, A. Kurt, B. Gülenç, Y. Özçatalbaş, “Al + %4,5 Cu ön karışımlı tozların alaşımlanmasına ısıl işlemlerin etkisi,” Gazi Üniversitesi Fen Bilim. Derg. Part C Tasarım ve Teknol., c. 6, s. 2, ss. 283–293, 2018.
[11]G. B. Schaffer, T. B. Sercombe, and R. N. Lumley, “Liquid phase sintering of aluminum alloys,” Mater. Chem. Phys., vol. 67, no. 1–3, pp. 85–91, 2001.
[12]A. M. Hassan, A. T. Mayyas, A. Alrashdan, and M. T. Hayajneh, “Wear behavior of Al-Cu and Al-Cu/SiC components produced by powder metallurgy,” J. Mater. Sci., vol. 43, no. 15, pp. 5368–5375, 2008.
[13]X. Liu, P. Ma, Y. D. Jia, Z. J. Wei, C. j. Suo, P. C. Ji, X. R. Shi, Z. S. Yu, K.G. Prashanth, “Solidification of Al-xCu alloy underhigh pressure,” Journal of Materials Research and Technology., vol. 9, no. 3, pp. 2983–2991, 2020.
[14] K. Rajasekhar, V. S. Babu, M. J. Davidson, “Interfacial microstructure and properties of Al-Cu functionally graded materials fabricated by powder metallurgy method,” Material Today: Proceedings, vol. 46, no. 1, pp. 9212-9216, 2021.
[15]M. A. Erden, S. Barlak, B. Adalı ve Ö. Çelikkıran, “Toz metalurjisi ile üretilen Nb-V mikroalaşım çeliğine vanadyum ilavesinin mikroyapı mekaniksel özellikleri üzerine etkisi,” Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknol. Derg., c. 9,s. 1, ss.629–636, 2018.
[16]K. N. M. Al-Obaıdı and R. Varol, “Experimental investigation of P/M parts manufacturing conditions using AA2014 and elemental Al and Cu powders,” Mühendislik Bilim. ve Tasarım Derg., vol. 6, no. 4, pp. 701–706, 2018.
[17]A. Gökçe, F. Fındık ve A. O. Kurt, “Alüminyum ve alaşımlarının toz metalurjisi işlemleri,” Engineer&Machinery, c. 58, s. 686, ss. 21–47, 2017.
[18]M. Çelik, M. Türker, “Al-Cu esaslı tozlardan toz metalurjisi yöntemi ile malzeme üretimi ve yaşlandırma tavrının incelenmesi,” Politek. Derg., c. 8,s. 3, ss. 275–279, 2005.
[19]X. R. Shi, Z. S. Yu, and K. G. Prashanth, “Solidification of Al-xCu alloy under high pressures,” J. Mater. Res. Technol., vol. 9, no. 3, pp. 2983–2991, 2020.
[20]D. Wogaso, M. J. Davidson, and A. K. Khanra, “Constitutive modeling of powder metallurgy processed Al – 4 % Cu preforms during compression at elevated temperature,” J. Mater., vol. 65, pp. 83–93, 2015.