Tİ 51 Nİ 49 KOMPOZİTİNİN CU-Nİ ARA TABAKALI DİFÜZYON KAYNAĞINDA SICAKLIK VE SÜRENİN BİRLEŞMEYE ETKİSİNİN ARAŞTIRILMASI ÖZET

Transkript

1 ISSN: e-journal of New World Sciences Academy 9, Volume: 4, Number: 2, Article Number: 2A0019 TECHNOLOGICAL APPLIED SCIENCES Received: September 8 Accepted: March 9 Series : 2A ISSN : Haluk Kejanlı University of Dicle kejanlih@dicle.edu.tr Diyarbakir-Turkiye Tİ 51 Nİ 49 KOMPOZİTİNİN CU-Nİ ARA TABAKALI DİFÜZYON KAYNAĞINDA SICAKLIK VE SÜRENİN BİRLEŞMEYE ETKİSİNİN ARAŞTIRILMASI ÖZET Bu çalışmada, içerikli kompozit malzemenin bakır-nikel ara tabakalı difüzyon kaynağında sıcaklık ve sürenin birleşmeye etkisi araştırılmıştır. Difüzyon kaynakları argon koruyucu gaz atmosferinde, 5 MPa lık dinamik yükleme ile ºC lik sıcaklıklarda, 40 ve 60 dk lık sürelerde, bakır ve nikel ara tabaka kullanılarak yapıldı. Deneyler sonucunda mikroyapı özellikleri optik mikroskop, SEM ve X-Ray analizleri ile incelendi. Kaynaklı numunelere bindirme kayma ve mikrosertlik testleri uygulandı. Yapılan incelemeler sonucunda homojen - dağılımı ve yüksek ara tabaka difüzyonu gözlendi. Bütün birleştirmelerde, artan sıcaklığa ve süreye paralel olarak kaynağın mekanik özelliklerinin iyileştiği tespit edilmiştir. Anahtar Kelimeler: 51 49, Toz Metalurjisi, - Ara Tabaka, Difüzyon Kaynağı, Mikroyapı. THE INVESTIGATION OF THE EFFECT ON THE JOINING OF TEMPERATURE AND PERIOD ON THE - INTERLAYER DIFFUSION BONDING OF COMPOSITE ABSTRACT In this study, the effect on the joining of temperature and period on the - interlayers diffusion bonding of composite was investigated. Diffusion bonding experiments were carried out in argon atmosphere at ºC temperatures and 5 MPa under a dynamic load for at 40 and 60 periods, using copper and nickel interlayer. The results of experiments, microstructure properties were examined by optic microscope, SEM and X-Ray analysis. The joining samples were carried out by shear-lap and microhardness tests. The result of all investigations, it was observed at interfaces a homogenous -- distribution and high interlayer diffusion. In all joining, the quality of the coalescence at interface was improved at elevated temperature and period was determined. Keywords: 51 49, Powder Metallurgy, - Interlayer, Diffusion Bonding, Microstructure.

2 1. GİRİŞ (INTRODUCTION) Teknolojideki hızlı gelişmeler, yeni ve farklı malzemelerin birbiriyle birleştirilerek kullanılmasını gerekli kılmaktadır. - tozunun toz metalurjisi yöntemi ile kompozit üretiminde kullanılması da bu arayışların bir sonucudur. Difüzyon kaynağı uzun yıllardır bilinmesine rağmen, özellikle son yıllarda uzay teknolojisinde, nükleer santrallerde ve elektronik sanayindeki hızlı gelişmeler, bu yöntemin kullanımını adeta zorlamıştır. Toz metalurjisi yöntemi ile üretilmiş malzemelerin birbirleri ile ve farklı malzemelerle kaynak edilerek kullanılması da bir ihtiyaç haline gelmiştir. Toz metalurjisinden üretilmiş malzemelerin birleştirilmesi üzerine difüzyon kaynak yöntemi ile farklı çalışmalar yapılmış ve bu çalışmalarda uygun şartlar sağlandığında başarılı sonuçlar alındığı görülmüştür [1, 2 ve 3]. Kompozitlerin kaynağını iki grupta toplamak mümkündür. Bunlar; ergitme kaynak yöntemleri ve katı hal kaynak yöntemleridir. Ergitme kaynak yöntemleri ile yapılan birleştirmelerde; yüksek viskozite, katılaşmanın kontrolsüz gerçekleşmesi ve istenmeyen reaksiyonların oluşması gibi problemler oluşur. Bu problemler kaynakta mikro ve makro kusurlara yol açarak kaynak kalitesini azaltır. Ayrıca ergitme kaynaklarında yüksek sıcaklık nedeniyle ana malzemenin özellikleri değiştiğinden, bu durum ergimiş matris ile takviye arasındaki zararlı kimyasal reaksiyonların oluşmasına neden olmaktadır. Ergitme kaynak yöntemlerinde oluşması muhtemel birleşme problemlerinden dolayı metal matrisli kompozitleri (MMK) katı hal birleştirme yöntemleri ile birleştirmenin iyi sonuçlar verdiğini yapılan son araştırmalar ortaya koymuştur [4, 5 ve 6]. Difüzyon kaynağı, bir katı hal kaynak yöntemi olup, birleştirilmek üzere eşleşmiş iki yüzeyin, malzemelerin ergime sıcaklıkları altındaki bir sıcaklıkta, malzemelerde makroskobik plastik deformasyon oluşturmayan bir basınç altında, katı hal difüzyonu yoluyla malzemeler arasında metalurjik bir bağ oluşuncaya kadar, malzemenin özelliklerini önemli ölçüde etkilemeyecek kadar bir sürede tutulmasıyla yapılan birleştirmedir. Difüzyon kaynak yönteminde malzemelerde istenmeyen mikro ve makro dönüşümlerin sınırlı oranda olmasından ve kompozit malzemelerin kaynağında ana malzemenin mukavemet değerlerine yaklaşılmasından dolayı, bu yöntemin diğer katı hal kaynak yöntemlerine göre daha cazip olduğu düşünülmektedir [7 ve 8]. Sıcaklık, basınç ve zaman gibi parametreler difüzyon kaynağını önemli ölçüde etkiler. Difüzyon kaynak sıcaklığı genellikle (0,5 0,7 Tm) olacak şekilde belirlenmektedir. - tozunun toz metalurjisi yöntemi ile kompozit üretiminde kullanılması ve üretilen kompozitin kullanım alanlarının belirlenmesi oldukça önem arz etmektedir. Toz metalurjisi (TM) yöntemiyle üretilmiş malzemelerin difüzyon kaynağı yöntemiyle birleştirilmesi, hem TM ile üretilen malzemelerin orijinal yapısının korunması ve hem de oluşturulacak malzeme çiftinin difüzyon kaynağı davranışlarının anlaşılması açısından önemlidir. Kaynak süresi genellikle ara yüzeydeki difüzyonu engellemeyecek ve karşılıklı kimyasal bağların meydana gelmesini sağlayacak şekilde seçilir [9, 10 ve 11]. Kompozit malzemelerin birleştirilmesinde bir diğer alternatif yöntem sıvı faz difüzyon kaynağıdır. Yöntem, esas itibariyle ara kesitte ana metallerin birleştirilecek yüzeylerini ıslatabilecek ince bir sıvı filmi oluşturma ve bu tabakanın izotermal olarak katılaşması esasına dayanmaktadır. Sıvı film ana metal ile ara metal arasında ötektik yada peritektik ergime noktası bulunması halinde, bu sıcaklığa ulaşılınca meydana gelir. Ara tabaka ile ana metal arasında bu sıcaklıkta difüzyon gerçekleşince ötektik ya da peritektik bileşime 215

3 ulaşıldığında bir sıvı tabaka oluşur. Bu yöntemle, ana metalin mekanik ve mikroyapı özelliklerine benzer birleştirmeler yapılabilir. Ara tabaka veya kaplamanın ara yüzeyde kullanılmasının amaçları; plastik akışı hızlandırmak, temiz bir yüzey elde etmek, difüzyonu hızlandırmak, arzu edilmeyen intermetaliklerin oluşumunu en aza indirmek, ana metalin difüzyonunu hızlandırmak için geçici ötektik ergimeyi oluşturmak, kirkendall gözenekliliğini minimuma indirmek, kaynak süresini kısaltmak, arzu edilmeyen elementleri uzaklaştırmak ve oksitlenmeyi önlemektir [12]. 2. ÇALIŞMANIN ÖNEMİ (RESEARCH SIGNIFICANCE) Bu çalışmada, toz metalurjisi yöntemiyle üretilen, - kompozitlerin, ve ara tabaka kullanılarak TLP difüzyon kaynak yöntemiyle birleştirilmesinde kaynak süresinin birleşme üzerindeki etkisi araştırılacaktır. Deneyler sonucunda mikroyapı özellikleri optik mikroskop, SEM ve X-Ray analizleri ile incelenerek, uygun birleşme parametrelerine ve mikroyapıya ulaşılması amaçlanmaktadır. 3. DENEYSEL ÇALIŞMA (EXPERIMENTAL STUDY) 3.1. Deney Malzemeleri (Experimental Materials) Bu çalışmada kullanılan toz malzemeler; % saflıkta ortalama 44 µm tane büyüklüğünde 49,0 oranında nikel, % saflıkta ortalama 44 µm tane büyüklüğünde 51,0 oranında titanyum, tozları ağırlıkça 10 4 hassasiyetli dijital terazide tartılarak hazırlandı. Toz malzemeler homojen dağılım sağlamak için, dev/dk'da 15 dakika süreyle karıştırıldı. Karıştırılan tozlar 900 MPa basınçta soğuk preslendi ve soğuk presleme sonrası numuneler argon atmosferli fırında 830ºC sıcaklıkta 30 dk sinterlenerek Ø10x11 mm boyutlarında kaynak numuneleri hazırlandı. Deney numunelerinin hazırlanması, aşağıdaki işlem sırası takip edilerek gerçekleştirilmiştir; - tozlarının tartılarak hazırlanması, Tozlarının oda sıcaklığında karıştırılması, Karıştırılan tozların soğuk preslenmesi, Soğuk preslenmiş tozların sinterlenmesi, kompozitine ait kaynak numunelerinin elde edilmesi Difüzyon Kaynakları (Diffusion Weldings) Ø10x11 mm boyutlarında hazırlanan kaynak numuneleri difüzyon kaynağı öncesi 0 mesh lik zımpara ile parlatıldı ve asetonla temizlendi. Difüzyon kaynakları Şekil 1 de görülen difüzyon kaynak aparatında argon koruyucu gaz atmosferinde, 5 MPa lık dinamik yükleme ile ºC lik sıcaklıklarda, 40 ve 60 dk lık sürelerde, 50 µm kalınlığında 180 HV sertlikte nikel ve 50 µm kalınlığında 120 HV sertlikte bakır ara tabaka kullanılarak yapıldı (Literatür çalışması ve ön deneyler sonucunda 40 ve 60 dk süre aralığının 5 MPa lık yük altında difüzyon kaynağı için uygun olduğu sonucuna varılmıştır). 216

4 1: Uygulanan Yük 2: Argon Çıkışı 3: Isıtıcı Dirençler 4: Argon Girişi 5: Numuneler 6:Termokupl Şekil 1. Difüzyon kaynak aparatının şematik gösterimi [15] (Figure 1. Schematic illustration of diffusion welding apparatus [15]) 3.3. Mekanik ve Metalografik İncelemeler (Mechanical and Metallographic Investigations) Numunelerin kaynak sonrası bağlantı mukavemetini tespit etmek amacıyla, bindirme-kayma testleri ASTMD standardına uygun olarak Şekil 2 de görülen özel olarak hazırlanmış bindirme kayma aparatında yapıldı. Bindirme-kayma deneyleri 5 mm/dk hızda ve oda sıcaklığında gerçekleştirildi. Kaynaklı birleştirmelerin kayma gerilmeleri elde edilen verilere göre hesaplandı. Difüzyon kaynağı yapılan numunelerin kaynak sonrası metalografik yapılarını belirlemek amacıyla, kaynak yapılmış numunelerin yüzeyleri, 0 mesh lik zımpara ile zımparalandıktan sonra, 3 µm lik elmas pasta ile parlatıldı. Daha sonra da Kroll (%6 HF, %9 NHO 3, %85 su) dağlayıcısı ile dağlanarak metalografik incelemeye tabi tutuldu. Deneyler sonucunda mikroyapı özellikleri optik mikroskop, SEM ve X-Ray analizleri ile incelendi. Ayrıca kaynaklı numunelerin sertlik değişimlerini belirlemek amacıyla mikrosertlik değerleri 10 gr lık yük altında tespit edildi. Kesme Kuvveti P Ara Tabaka Kaynaklı Numune Şekil 2. Bindirme-Kayma testi aparatının şematik resmi [1] (Figure 2. Schematic illustration of shear-lap test apparatus [1]) 217

5 4. BULGULAR VE TARTIŞMALAR (RESULTS AND DISCUSSIONS) 910 o C sıcaklıkta birleştirilmiş numunelerin bindirme kayma testlerinde, en yüksek değerler 40 ve 60 dk da yapılan birleştirmelerde nikel ara tabakalı numunelerde elde edilmiştir. Burada nikelin kendi metalik özelliklerinden ileri gelen nedenlerle bindirme kayma mukavemet değerleri bakırdan yüksek çıkmıştır (Tablo 1). 940 o C'de birleştirilmiş numunenin bindirme kayma test sonuçları Tablo 1 de verilmiştir. Bindirme kayma testlerinde 40 dk da yapılan birleştirmelerde bakır ve nikel ara tabakalı numunelerde aynı değerler elde edilmiştir. 60 dk da yapılan birleştirmede ise, hem bakır hem de nikel ara tabaka kullanılarak yapılan birleştirmelerde yüksek bindirme kayma değerlerine ulaşılmıştır. Bu da sürenin 60 dk ya çıkarılmasıyla süre artımına bağlı olarak difüzyon ve ara tabakaların gözenekler içerisindeki ekstrüzyonunun etkisiyle oluşan kimyasal bağlar bindirme kayma mukavemetini önemli oranda arttırmıştır. 970 o C'de birleştirilmiş numunenin bindirme kayma test sonuçları Tablo 1 de verilmiştir. Bindirme kayma testlerinde 40 ve 60 dk da yapılan birleştirmede nikel ara tabaka kullanılarak yapılan birleştirmelerde en yüksek bindirme kayma değerleri elde edilmiştir. Sürenin artması ile daha çok nikel ve titanyum dengeyi sağlamak için iki farklı yöne doğru yayınma göstermişlerdir. kelin difüzyon dışında az oranda ekstrüzyonla gözeneklere yayılması 60 dk lık işlemde daha yüksek bir bindirme kayma direncinin oluşmasını sağlamıştır. Tablo 1. Deneysel çalışmanın kaynak parametreleri Table 1. Welding parameters of experimental study) kel Bakır Ara Tabakalı Ara Tabakalı Malzeme Sıcaklık (ºC) Süre (dk.) Kesme Mukavemeti (MPa) Süre (dk.) Kesme Mukavemeti (MPa) o C'de yapılan birleştirmelerde birleşme sonrası mikrosertlik değerleri Şekil 3'de verilmiştir. Belirlenen mikrosertlik eğrileri incelendiğinde; ara bölgede mikrosertlik değerleri fazla değişim göstermezken, birleşme sınırından itibaren mikrosertlik değerleri artış göstermekte ve daha sonra fazla bir düşüş göstermemektedir. kel ara tabakalı malzemede ise, özellikle 60 dakika sürede daha çok titanyum-nikel bileşikleri oluştuğu için mikrosertlik daha yüksek değere ulaşmıştır. 910 o C'de 40 dakika bekleme süresinde bakır ara tabaka kullanılarak yapılan birleştirilmede 50 µm kalınlığındaki ara tabakada 5 µm kadar bir incelme görülmektedir. 60 dakika sürede yapılan birleştirmelerde ise ara tabakada µm kadar incelme ortaya çıkmaktadır. Bu da ana malzemeye bakır difüzyonunun 60 dakikalık sürede daha fazla olduğunu göstermektedir (Şekil 3). Birleştirilmiş bakır ara tabakalı numunelerde, ara tabaka boyunca çatlak benzeri boşluklar meydana gelmiş, tekrarlanan deneylerde benzer yapılara sıklıkla rastlanılmıştır. 910 o C'de 40 dakika bekleme süresinde nikel ara tabaka kullanılarak yapılan birleştirmelerde kaynak sonrası ara tabaka 218

6 kalınlığında belirgin bir farklılık görülmemektedir. 60 dakikalık sürede yapılan birleştirmelerde ise ara tabakanın bazı bölgelerde bir miktar inceldiği tespit edilmiştir. Bu da ana malzemeye nikel difüzyonunun 60 dakikalık sürede daha fazla olduğunu göstermektedir (Şekil 3). Bakır Ara Tabaka kel Ara Tabaka Şekil ºC de - ara tabaka kullanılarak yapılan difüzyon kaynaklarının optik görünüşleri ve mikrosertlik grafikleri. (Figure 3. Hardness impression profiles and optic figures of specimen diffusion bonded at 910ºC for - interlayer) 940 o C'de 40 dakika bekleme süresinde titanyum ve nikel içerikli bakır ara tabakayla birleştirilmiş numunelerin mikrosertlikleri incelendiğinde; sertlik dağılımlarının diğer numunelerden farklı olarak süreye bağlı fazla değişmediği ve yine burada da geçiş bölgesiyle birleştirilen parçanın birleşme noktasından alınan değerlerin maksimum değerler olduğu belirlenmiştir. kelle bağlanan numunelerin mikrosertlik dağılımı incelendiğinde, 60 dk lık sürede yüksek metalik özelliklere sahip nikelin ara malzeme olarak kullanılması ve bunun sonucunda oluşan bileşikler, difüzyon bölgesi sınırında mikrosertliğin oldukça yüksek çıkmasına neden olmuştur (Şekil 4) numunesinin bakır ara tabaka kullanılarak yapılan birleştirilmesinde, ortaya çıkan plastik deformasyona bağlı olarak 50 µm kalınlığındaki ara tabakada bir miktar incelme görülmektedir. 60 dakika sürede yapılan birleştirmelerde ise ara tabakada µm kadar ve daha yüksek oranda incelme görülmektedir. Bu da ana malzemeye bakır difüzyonunun 60 dakikalık sürede, beklenildiği gibi daha fazla olduğunu göstermektedir (Şekil 4). Ayrıca ara tabaka ile birleştirilen numune parçaların arasında bakırca zengin dar bir difüzyon ara tabakasının oluştuğu dikkat çekmektedir. Sürenin 60 dk ya çıkması ile süre artımına bağlı olarak, oluşan difüzyon ara bölgesi iyice belirginleşmiş ve daralmıştır. Sonuçta saf bakırdan oluşan ara tabaka, alaşımlı bakırdan oluşan titanyum ve nikel içerikli bir ara tabakaya dönüşmüştür. 940 o C'de 40 dakika bekleme süresinde nikel ara tabaka kullanılarak yapılan birleştirmelerde kaynak sonrası ara tabaka kalınlığının, plastik deformasyona ve difüzyon hızına bağlı olarak 5 10 µm kadar inceldiği görülmektedir. 60 dakikalık sürede yapılan birleştirmelerde ise ara tabakanın yaklaşık µm inceldiği tespit edilmiştir. Bu da ana malzemeye nikel difüzyonunun, artan difüzyon süresinin etkisiyle 60 dakikalık sürede daha fazla olduğunu göstermektedir (Şekil 4). 219

7 Bakır Ara Tabaka kel Ara Tabaka Şekil ºC de - ara tabaka kullanılarak yapılan difüzyon kaynaklarının optik görünüşleri ve mikrosertlik grafikleri (Figure 4. Hardness impression profiles and optic figures of specimen diffusion bonded at 940ºC for - interlayer) 970 o C'de yapılan birleştirmelerde, birleşme sonrası mikrosertlik değerleri Şekil 5'de verilmiştir. Bakır ara ara tabaka ile birleştirilen numunelerin iç kısımları bakır yumuşaklığında bulunurken, ara bölgede gittikçe artan oranlarda nikel ve titanyum içeriği ve bunlara bağlı sertlik artışı nedeniyle, sertlik önce geçiş bölgesinde yaklaşık doğrusal olarak artmakta ve ana malzemenin başladığı yerde sert bileşiklerin oluşumu sonucu en üst düzeye ulaşmaktadır. Daha sonra parça içerisine doğru hızla düşerek kendi orijinal sertlik düzeyine inmektedir. 40 dk lık işlemde sertlik düşümü daha yavaş, 60 dk lık işlemde ise daha hızlı gerçekleşmektedir. Çünkü bileşik oluşumu için gerekli yüksek sıcaklık ve uzun süre 60 dk lık çalışma koşullarında sağlanmaktadır. kel ara tabakayla birleştirilen numunelerde içten dışa doğru mikrosertlik artışı, ara tabakanın merkezinden itibaren hızla artmakta, geçiş bölgesinin bitimi ile en üst düzeye ulaşmakta; ondan sonra da hem 40 dk lık hem de 60 dk lık işlemler sonucunda hızla orijinal değerlere kadar düşmektedir. Bu dağılım, bileşik oluşumunu daha ara bölgede bile kısmen meydana geldiğini göstermektedir içerikli numunenin 970 o C'de 40 dakika bekleme süresinde bakır ara tabaka kullanılarak yapılan birleştirilmelerinde 50 µm kalınlığındaki ara tabakada 20 µm kadar bir incelme görülmektedir. 60 dakika sürede yapılan birleştirmelerde ise bazı bölgelerde ara tabakanın neredeyse yayınarak kaybolduğu belirlenmiştir. Numune genelinde ise µm incelme olduğu görülmektedir. Bu da ana malzemeye bakır difüzyonunun 60 dakikalık sürede daha fazla olduğunu göstermektedir (Şekil 5). Yüksek ve içerikli toz metalurjisi ile üretilmiş parçaların bakır ara tabaka ile yüksek sıcaklıklarda birleştirilmesinde; ekstrüzyon destekli bakır difüzyonunun çok hızlı gerçekleştiği, ara geçiş bölgesinin çok geniş olduğu hatta lık sürede yapılan birleştirmede ana malzemeden ara bölgeye doğru da önemli derecede difüzyonun söz konusu olduğu görülmüştür. Ara bölgesi, geçiş bölgesi ve birleştirilen parçalar içerisinde bazı fazların ayrıştığı sonucuna ulaşılmıştır. 970 o C'de 40 dakika bekleme süresinde nikel ara tabaka kullanılarak yapılan birleştirmelerde kaynak sonrası ara tabaka kalınlığında 10 µm kadar bir incelme görülmektedir. 60 dakikalık sürede yapılan birleştirmelerde ise ara tabakanın yaklaşık µm inceldiği ve burada 60 dakikalık sürede ana malzemeye nikel difüzyonunun daha fazla olduğu tespit edilmiştir (Şekil 5). Yüksek sıcaklıklarda elde edilen bu birleştirmede ara ve geçiş bölgeleri belirgin bir şekilde ortaya çıkmıştır. kel elementi ara tabakadan 220

8 birleşen parçalara doğru yayınırken, titanyum elementi de dışarıdan içeriye doğru geçişmiştir. Yapıda titanyum ve nikelin oranlarına bağlı olarak bileşikler oluşmuştur. Bakır Ara Tabaka kel Ara Tabaka Şekil ºC de - ara tabaka kullanılarak yapılan difüzyon kaynaklarının optik görünüşleri ve mikrosertlik grafikleri (Figure 5. Hardness impression profiles and optic figures of specimen diffusion bonded at 970ºC for - interlayer) Bindirme kayma deney numuneleri çıplak gözle incelendiğinde, kırılmanın hiç bir plastik deformasyon göstermeden düz yüzeyli ve gevrek tarzda olduğu görülmüştür. Bunun sıcaklık yükselirken oluşan ara fazların gevrek fazlar olmasından kaynaklandığı söylenebilir [3]. Numuneler makro seviyede incelendiğinde hemen hemen tüm numunelerde kırılma, birleşmenin ara tabaka sınırlarına yakın bölgelerde meydana gelmiştir. Kırılma yüzeyinde yapılan EDS analizinde ana malzemede % ağılıkça oranında bulunan nikelin % ağılıkça oranına çıkan nikel difüzyonu görülmüştür. Buna dayanarak kırılma yerinin ara tabaka ile ana malzemenin birleşme bölgesi içersinde olduğu söylenebilir. Optimum şartlarda kaynaklanmış olan bir bindirme kayma deneyi numunesinin kırılma yüzeyinin SEM fotoğrafı Şekil 6 da görülmektedir. a b 0 10 Şekil 6. Bakır (a) ve nikel (b) ara tabakalı numunelerin kırılma yüzeyinin SEM ve EDS analizi (Figure 6. Copper (a) and nickel (b) between the surface layer samples of the SEM and EDS analysis of fracture) 221

9 Farklı sıcaklık ve sürelerde difüzyon kaynağı yapılan bakır ara tabakalı çiftinin kaynak ara bölgesinde yapılan X-ray analizlerinde numunelerde 2, H 0.65, 2 4 O,, 3 ve fazlarına yoğun olarak rastlanılmıştır (Şekil 7). kel ara tabakalı numunelerde ise 2, 2 4 O ve fazları tespit edilmiştir (Şekil 8). Lin (Counts) No Kapalı Formülü Kristal Sistemi 1 2 bic H 0.65 Tetragonal 3 2 4O bic 4 Monoclinic 5 3 Orthorhombic 1,3,4,5 4,5,6 6 3C Hexagonal 1,3,5, Monoclinic 1,2,3, ,6,7 1, ,3 2,3,5 1, Theta - Scale Şekil 7. Bakır ara tabakalı kompozit malzemenin x-ray analizi (Figure 7. Copper interlayer x-ray analysis of the composite material ) Lin (Counts) ,7 1,2,4 5 6,7,8 2,7 1,2,3,4 No Kapalı Formülü Kristal Sistemi 1 2 4O bic 2 Monoclinic 3 2 bic 4 3C Hexagonal 5 3 3O bic 6 Fe Hexagonal 7 Fe bic 5 7,8 7,8 1,2,4 5 1,4 2, ,4 2 2,4,6 3, Theta - Scale Şekil 8. kel ara tabakalı kompozit malzemenin x-ray analizi (Figure 7. ckel interlayer x-ray analysis of the composite material ) 5. SONUÇ (CONCLUSION) kompozit çiftinin nikel ve bakır ara tabaka kullanılarak, argon gazı atmosferinde, 5 MPa lık dinamik yükleme ve ºC sıcaklıklarda, 40 ve 60 dk lık sürelerde yapılan difüzyon kaynaklarında, uygun endüstriyel şartlarda birleşmenin sağlandığı tespit edilmiştir. Birleştirilmiş numunelerin ara kesit bölgesinde yapılan X-Ray analizlerinde bakır ara tabakalı numunelerde 2, H 0.65, 2 4 O,, 3 ve fazlarına yoğun olarak rastlanılmıştır. kel ara tabakalı numunelerde ise 2, 2 4 O, 222

10 ve 3 3 O fazları tespit edilmiştir. Bindirme kayma testlerinde en yüksek değerlerin elde edildiği numunelerde, bakır ve nikel gibi sert lehim birleştirme elemanı olarak kullanılan metallerde, birleşme sadece difüzyonla değil, aynı zamanda ekstrüzyon etkisiyle sağlanmaktadır. Kaynaklı bağlantılara uygulanan bindirme kayma test sonuçlarından elde edilen, en yüksek kesme dayanımı 970 o C sıcaklık ve 60 dakikalık sürede birleştirilen nikel ara tabakalı numunede 190 MPa olarak belirlenmiştir. Birleştirme sonrası mikrosertlik değerleri incelendiğinde; bakır ve nikelin ağırlıklı bulunduğu ara bölgede mikrosertliğin düşük olduğu, geçiş bölgesinde doğrusala yakın bir seyirle hızla arttığı, özellikle titanyum nikel bileşik fazlarının oluştuğu noktalarda en üst düzeye ulaştığı, sonra da birleştirilen parçaların orijinal sertlik değerlerine yakın değerlere kadar düşme gösterdiği sonucuna ulaşılmıştır. Yapılan birleştirmeler sonucunda mekanik ve metalografik açıdan en iyi birleştirmenin, 970 o C de nikel ara tabaka kullanılarak 60 dakika sürede yapılan birleştirmede olduğu tespit edilmiştir. KAYNAKLAR (REFERENCES) 1., (7). Toz Metalurjisi Yöntemiyle Üretilmiş -- Alaşımlarının Sıvı Faz Difüzyon Kaynağı ile Birleştirilebilirliğinin Araştırılması. Yayımlanmamış Doktora Tezi. Elazığ: Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü. 2. Taşkın, M., Dikbaş, H., Çalıgülü, U., (6). TM Yöntemiyle Üretilmiş tinol Alaşımının Difüzyon Kaynağında Sürenin Birleşme Üzerindeki Etkisinin İncelenmesi. Metal Makine Dergisi: 162, ss: Çelik, S. ve Ay, İ., (1999). Koruyucu Gaz Altında Difüzyon Kaynağı ve Uygulaması. Journal of Engineering and Environmental Science, 23, ss: Salehi, M.T., (1990). Isostatic Diffusion of Some Superplastic Alloys. phd Thesis.UMIST, Manch., UK. 5. Taşkın, M., Çay, V. ve Özdemir, N., (5). Sürtünme Kaynağı ile Birleştirilmiş AISI 430/Ç1010 Çelik Çiftinin Arayüzey Mikroyapı Değerlendirmesi. Teknoloji Dergisi, 8, 1, ss: Taşkın, M.,, Fırat, E. Hanifi ve Çalıgülü, U., (8). T/M Yöntemiyle Üretilmiş -- Alaşımlarının TLP Difüzyon Kaynağında ve Ara tabaka Arasındaki Mikrosertlik Değerlerinin İstatistiki Olarak İncelenmesi. Fırat Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, Cilt:20, Sayı:2, ss: Çalıgülü, U. ve Taşkın, M., (6). Sıcak Presleme Yöntemiyle Üretilmiş AlSiMg-SiCp Takviyeli Kompozitlerin Difüzyon Kaynağında Basıncın Birleşme Üzerindeki Etkisinin Araştırılması, Metal Makine Dergisi, Cilt:159, ss: Ellis MBD, Gittos MF, Threadgill PL, (1994). Joining Aluminium Based Metal Matrix Composites, Materials World, 2, (8), pp: Peterson, K.A., Park, C. and Dutta, I., (2). Interfacial Sliding in Back-End İnterconnect Structures in Microelectronic Devices, Proc. MRS Symp., Taşkın, M., Dikbaş, H., Çalıgülü, U., Gür, A. K., Ozan, S., Çay, V.V., (6). TM ile üretilmiş tinol alaşımının difüzyon kaynak yöntemiyle birleştirilebilirliğinin araştırılması, 11. Uluslararası Denizli Malzeme Sempozyumu, Denizli, ss:

11 11. Ozan, S., Çalıgülü, U., Taşkın, M., Gür, A.K., Dikbaş, H., ve Çay, V.V., (6). Sıcak presleme yöntemiyle imal edilmiş SiCP takviyeli alüminyum esaslı kompozitlerin difüzyon kaynağında sıcaklığın birleşme üzerindeki etkisinin incelenmesi, 11. Uluslararası Denizli Malzeme Sempozyumu, Denizli, s: Shirzadi, A.A. ve Wallach, E.R., (1997). Temperature Gradient Transient Liquid Phase Diffusion Bonding: A New Methot for Joining Advanced Materials, Sci. and Tech. of Welding and Joining, 2, 3, pp: Orhan, N., Taşkın, M. Gür, A.K., ve Ünsaldı, E., (3). TM ile Üretilmiş nol Alaşımında Ateşlemenin Gözenek ve Kanal Yönünün Oluşumuna Etkisi, 3. Uluslararası İleri Teknolojiler Sempozyumu, Ankara, Gazi Üniversitesi, ss: Gür, A.K., Taşkın, M. ve Orhan, N., (6). TM ile Üretilmiş tinol Alaşımında Biyomedikal Uygulamalar İçin Gözenek Oluşturma İşlemi, Metalurji-Malzeme Dergisi Sayı: Aydın, M., TR U Patentli Difüzyon Kaynak Makinesi, Dumlupınar Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makine Mühendisliği Bölümü, Kütahya, TÜRKİYE 16. Çelik, S. ve Ay, İ., (1999). Koruyucu Gaz Altında Difüzyon Kaynağı ve Uygulaması, J. Engineering and Environmental Science, 23, ss: