Nizamettin KAHRAMAN, Kemal AYDIN, Yakup KAYA, Mehtap HIDIROĞLU

TİTANYUM VE BAKIR MALZEMELERİN DİFÜZYON KAYNAK YÖNTEMİ İLE BİRLEŞTİRİLE BİLİRLİĞİNİN ARAŞTIRILMASI

Bu çalış mada, Ti-6Al-4V ile bakır malzemeler farklı s ıcaklık (825 ve 850 °C) ve bekleme süreleri (15, 30 ve 60dk) kullanılarak argon atmosferi altında difüzyon kaynak yöntemi ile birle ş tirilmiş tir. Kaynaklı birle ş tirmelere,arayüzey dayanımının belirlenebilmesi için sertlik ve kesme testi uygulanmış tır. Ayr ıca, birle ş tirilmiş Ti-Cukaynaklı ba ğlantıların arayüzeyinde meydana gelen reaksiyon bölgesinin mikroyapı özellikleri, optik ve taramalıelektron mikroskobu (SEM) kullanılarak analiz edilmiş tir. Analizlerde, reaksiyon bölgesinden çizgisel ve/veyabölgesel analizler yapılarak bu bölgelerin EDS grafikleri ve difüzyon haritalar ı ç ıkar ılmış tır. Kaynaklınumunelere yapılan kesme testleri sonucunda, artan s ıcaklık ve süre ile birlikte kesme mukavemetin arttığıbelirlenmiş tir. Yapılan sertlik ölçümleri sonucunda sertlik de ğerinin titanyum malzemeden ara bölgeye doğruarttığı, ara bölgeden bakır bölgesine doğru ise sertlik de ğerinin giderek azaldığı tespit edilmiş tir. EDS analizçalış malarında, kaynaklı numunelerde s ıcaklık ve süreye ba ğlı olarak farklı reaksiyon bölgelerinin oluş tuğutespit edilmiş tir.

AN INVESTIGATION INTO THE JOINING OF TITANIUM WITH COPPERTHROUGH DIFFUSION WELDING/BONDING

In this study, Ti-6Al-4V and copper were joined through different welding temperatures (825 and 850 °C) andholding time (15, 30 and 60 min) diffusion welding/bonding method under argon shielding. The welded jointswere subjected to hardness and shearing tests in order to determine their interfacial strength. In addition,microstructural properties of the joined interface were examined using optical and scanning electron microscope(SEM). EDS graphs and diffusion maps of the interface were obtained by carrying out line and elementalanalyses. The shearing tests revealed that increasing welding temperature and holding time increased theshearing strength of joined parts. The hardness tests indicated that hardness values increased with increasingdistance from titanium to the interface and decreased with increasing distance from the interface to the copper.EDS analyses showed that different reaction areas took place in the welded parts depending on the temperatureand holding time.

PDF

___

1. Kahraman, N,. Gülenç, B., Modern Kaynak Teknolojisi, EPA-MAT Basım Yayın Ltd. Şti, Ankara, 60-66, 2009.
2. ASM Handbook, Volume 6, Welding, Brazing and Soldering, ASM International Materials Park, USA, 518-530, 2000.
3. Taşkın, M., Kejanlı, H., Fırat, E. H., ve Çalıgülü, U., T/M Yöntemiyle Üretilmiş Ni-Ti-Cu Alaşımlarının TLP Difüzyon Kaynağında Ni Ve Cu Folyo Arasındaki Mikrosertlik Değerlerinin İstatistiki Olarak İncelenmesi, Fırat Üniv. Fen ve Müh. Bil. Dergisi, Cilt 20, No 2, 379-388, 2008.
4. Aydın, K., Titanyum ve Bakır Malzemelerin Difüzyon Kaynak Yöntemi ile Birleştirilebilirliğinin Araştırılması, Yüksek Lisans Tezi, Karabük Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Karabük, 2-24, 2011.
5. He, Z., Jian, C., and Ji-Cai, F., Microstructure and Mechanical Properties of Ti6Al4V/Cu-10Sn Bronze Diffusion-Bonded Joint, The Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 19, 414-417, 2009.
6. Kundu, S., Ghosh, M., Laik, A., Bhanumurthy, K., Kale, G. B., and Chatterjee, S., Diffusion Bonding of Commercially Pure Titanium to 304 Stainless Steel Using Copper Interlayer, Materials Science and Engineering: A, Volume 407, Issues 1-2, 25, Pages 154-160, 2005.
7. Kundu, S., and Chatterjee, S., Interfacial Microstructure and Mechanical Properties of Diffusion-Bonded TitaniumStainless Steel Joints Using a Nickel Interlayer, Materials Science and Engineering: A, Volume 425, Issues 1-2, 15, Pages 107-113, 2006.
8. Liu, H., Cao, J., He, P., and Feng, J. C., Effect of Hydrogen on Diffusion Bonding of Commercially Pure Titanium and Hydrogenated Ti6Al4V Alloys, International Journal of Hydrogen Energy, Volume 34, Issue 2, Pages 1108-1113, 2009.
9. Elrefaey, W. T., Solid State Diffusion Bonding of Titanium to Steel Using a Copper Base Alloy as Interlayer, Journal of Materials Processing Technology, Volume 209, Issue 5, Pages 2746- 2752, 2009.
10. Atasoy, E., and Kahraman, N., Diffusion Bonding of Commercially Pure Titanium to Low Carbon Steel Using a Silver Interlayer, Materials Characterization, 59, 1481-1490, 2008.
11. Kurt, B., Orhan, N., Evin, E., and Çalik, A., Diffusion Bonding Between Ti6Al4V Alloy and Ferritic Stainless Steel, Materials Letters, Volume 61, Issues 8-9, Pages 1747-1750, 2007.
12. Demidenko LY, Onatskaya, NA. Solid-state welding of tubular joints of titanium and copper with application of electrohydropulse loading, Surf Engin Appl Electrochem, 44(3):245-247, 2008.
13. Aydın, K., Kaya, Y., Kahraman, N., Experimental study of diffusion welding/bonding of titanium to copper, Materials & Design, 37, 356-368, 2012. 14. Erdoğan, M., Malzeme Bilimi ve Mühendislik Malzemeleri, Nobel Yayın Dağıtım, Ankara, 1:76-94, 1998.
15. Yılmaz, O., ve Aksoy, M., Paslanmaz Çelik ve Bakırın Difüzyon Kaynağında Kirkendall Etkisinin Kullanılmasıyla gerçek Difüzyon Sabitlerinin Hesaplanması, Kaynak Teknolojisi 2. Ulusal Kongresi, Ankara, 53-62, 1999.
16. Mahendran, G., Balasubramanian, V., and Senthilvelan, T., Influences of Diffusion Bonding Process Parameters on Bond Sharacteristics of Mg-Cu Dissimilar Joints, Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 20 (6), 997-1005, 2010.
17. Kurt, B., ve Somunkıran, İ., Östenitik Paslanmaz ve Orta Karbonlu Çelik Çiftinin Difüzyon Kaynağı, 11. Uluslar Arası Malzeme Sempozyumu, Denizli, 936-940, 2006.
18. Reza, B., M., Szpunar, J., A., Ashrafizadeh, F., and Zandrahimi, M., The Effect of Novel Ti-Cu Intermetallic Compound Coatings on Tribological Properties of Copper, National Tribology Conference, Craiova, Romania, 55- 62, 2003.
19. Bilgin, B., Ti-6Al-4V/300L Malzeme Çiftinin Bakır Ara Tabaka Kullanılarak Difüzyon Kaynağı ile Birleştirilmesi, Yüksek Lisans Tezi, Fırat Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü,
20. Savaşkan, T., Malzeme Bilgisi ve Muayenesi, Akademi LTD.ŞTİ. Yayınları, Trabzon, 129-131, 2004.
21. Güleç, Ş., ve Aran, A., Malzeme Bilgisi, Tübitak Yayınları, Gebze, 1-25, 1987.
22. Gündüz, S. and Cochrane R.C., Clustering Effect on Hight Temperature Tensile Behaviour of Vanadium Microalloyed Steel, Journal of Materials Processing Technology, 186, 246- 252, 2007.
23. Demirci, A. H., Malzeme Bilgisi ve Malzeme Muayenesi, Alfa Basım Yayım Dağıtım Şti, İstanbul, 72-94, 2004.