Toz metalurjisi yöntemi ile üretilen Cu10Sn/B4C kompozitlerin difüzyon kaynağı ile birleştirilebilirliğinin araştırılması

Abstract

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