Toz metalürjisi yöntemi ile üretilen bakır matrisli hibrit kompozit malzemelerin mekanik ve korozyon özelliklerinin araştırılması

Abstract

Saf bakır yüksek elektrik iletkenliği ve yüksek termal iletkenliği nedeniyle çeşitli elektrik uygulamalarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Bakırın bu mükemmel özelliklere sahip olmasına rağmen, bakırın sünek olması onu mekanik zorlanmalara karşı savunmasız bırakmaktadır. Bu sebeple bakır alaşımları ve bakır matrisli kompozit malzemeler üzerine yapılan çalışmalar oldukça yoğundur. Bu çalışmada toz metalürjisi ile üretilen Cu-Cr-B4CCNF hibrit kompozitlerin mikroyapı, mekanik ve korozyon özellikleri araştırılmıştır. Mikroyapı özellikleri optik, SEM-EDS ve XRD analizleri ile incelenirken, mekanik özelliklerin tespiti için sertlik ve aşınma testleri yapılmıştır. Kompozitlerin aşınma performanslarını belirlemek amacıyla pin-on-disk aşınma metodu kullanılmıştır. Aşınma testinde üç farklı aşınma yükü (5N, 10N ve 15N) seçilmiştir. Kompozitlerin korozyon özellikleri Potansiyodinamik yöntem kullanılarak belirlenmiştir. Potansiyodinamik ve korozyon oranı için Cu-Cr-B4C-CNF hibrit kompozitleri pH 6-7 olan ağırlıkça % 3,5 NaCl çözeltisine daldırılmıştır. Doğrudan korozyon cihazından okunan tafel eğrilerinden hibrit kompozitlerin korozyon akım yoğunluğu, korozyon potansiyeli ve korozyon hızı hesaplanmıştır. Mikroyapı sonuçları takviye elemanlarının bakır matrisi içerisinde nispeten homojen dağıldığını göstermiştir. Mikroyapıda Cu, CrB2, Cr2B3 ve C fazları tespit edilmiştir. Kompozitin sertlikleri takviye ilavesiyle artış göstermiş ve CNF’nin % 1 oranında maksimum değere (72,5 HB) ulaşmış, bu CNF oranından sonra sertlik değerinde çok az miktarda azalma meydana gelmiştir. Aşınma sonuçlarına göre takviye oranlarına bağlı olarak sürtünme katsayılarında ve aşınma oranlarında azalma meydana gelirken, aşınma yüklerinin artmasıyla hem sürtünme katsayılarında hem de aşınma oranlarında artışlar meydana gelmiştir. Korozyon testi sonuçları Cu matrisinin en iyi korozyon direncine sahip olduğu tespit edilmiştir. Takviye ilavesi yapıldığında korozyon dirençlerinin kısmen düştüğü, fakat kompozitler içerisinde en iyi korozyon direncine Cu-8B4C-6Cr-2CNF hibrit kompozitinin sahip olduğu belirlenmiştir.