Difüzyon kaynağı ile birleştirilmiş tm bakır esaslı kompozit malzemelerin mikroyapı ve mekanik özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Bakır, üretim ve tüketimde demir/çelik ve alüminyumdan sonra üçüncü sırada yer alan, başlıca ticari metal gruplarından biridir. Bakır, yüksek termal ve elektrik iletkenliği, plastisitesi, yumuşaklığı ve şekillendirilebilirliği nedeniyle geniş uygulama alanları bulmuştur. Bununla birlikte, saf haldeki bakır, zayıf mukavemet, aşınma ve yorulma direncine sahiptir ve bu nedenle elektrik anahtarlarının kontak terminalleri ve kayar yüzeyler gibi üst düzey uygulamalar için uygun değildir. Metal veya seramik matrislerde karbürlerin kullanımı, aşınmaya dayanıklı malzemelerin üretiminde giderek daha yaygın hale gelmekte ve endüstride önemli bir kullanım payı bulunmaktadır. Bakır bazlı bir kompozit matrisler, B4C, SiC parçacıkları gibi seramiklerle güçlendirilmiştir. B4C, metal matrisli kompozitler (MMK’ler) için takviye olarak kabul edilen düşük yoğunluklu, yüksek mukavemetli, yüksek sertliğe ve yüksek Young modülüne sahip bir seramiktir. Difüzyon kaynak yöntemi (DKY), saf bakırın bu sınırlamalarını aşmıştır. Geçen yüzyılın başında, gerilme kaynaklı veya çatlak oluşumunu önlemek amacıyla konvansiyonel ultra ince taneli malzemeler için geliştirilmiş bir yenilikçi bir hatı hal işlem yöntemidir. DKY, seçici konumlarda mikro yapıyı ve diğer mekanik özellikleri değiştirmek için benzersiz bir işlemdir. Bu araştırmada bakır-borkarbür (Cu+B4C) kompozitlerinin birleştirilmesinde difüzyon kaynağı yöntemi kullanılmıştır. Kompozitler toz metalurjisi (TM) ile üretilmiştir. Cu tozları ağırlıkça %2,5; 5 ve 7,5 bor karbür (B4C) içernğınde. 45 dakika süresince turbulade karıştırılmış, 40 MPa'da ve argon atmosferinde 800°C'de 4 dakika sıcak preslenmiştir. Cu+B4C kompozitleri, 800°C' ve 900°C sıcaklıkta ve 90;120 ve 180 dakika süresince difüzyon kaynağı ile birleştirilmiştir. İçerğınelı Difüzyon kaynağı sırasında 5 ve 8 MPa tek eksenli basınç ugulanmıştır. Kaynak bağlantı bölgeleri taramalı elektron ve optik mikroskop aracıyla inclenmiştir. Elde edilen bağlantılara sertlik, kesme ve enine kopma dayanımı testleri uygulanmıştır. %2,5 ve %5 oranında B4C içeren bakır numunelerde sırasıyla 144 MPa ve 166 MPa değerinde en yüksek dayanım elde edilmiştir.