TOZ MALZEME TEKNOLOJİSİ-10. Yrd. Doç. Dr. Nuray Canikoğlu

Benzer belgeler
TOZ METALURJİSİ Prof.Dr. Muzaffer ZEREN

Kompozit Malzemeler Metal Matrisli Kompozitler

TEKNOLOJĐK ARAŞTIRMALAR

Tozların Şekillendirilmesi ve Sinterleme Yrd. Doç. Dr. Rıdvan YAMANOĞLU

Tozların Şekillendirilmesi ve Sinterleme. Yrd. Doç. Dr. Rıdvan YAMANOĞLU

Ön Söz vii Kitabın Türkçe Çevirisine Ön Söz Çevirenin Ön Sözü 1 Sinterleme Bilimine Giriş 2 Sinterleme Ölçüm Teknikleri xiii

Isıl işlem, katı haldeki metal ve alaşımlarına belirli özellikler kazandırmak amacıyla bir veya daha çok sayıda, yerine göre birbiri peşine uygulanan

Toz Metalürjisi. Prof. Dr. Akgün ALSARAN. Notların bir bölümü Dr. Rahmi Ünal ın web sayfasından alınmıştır.

Toz Metalurjik Malzemeler. Yrd. Doç. Dr. Rıdvan YAMANOĞLU

Yeniden Kristalleşme

PLASTİK ŞEKİLLENDİRME YÖNTEMLERİ

Tozların Şekillendirilmesi ve Sinterleme. Yrd. Doç. Dr. Rıdvan YAMANOĞLU

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

ÇİNKO KATKILI ANTİBAKTERİYEL ÖZELLİKTE HİDROKSİAPATİT ÜRETİMİ VE KARAKTERİZASYONU

MALZEMELERİN MUKAVEMETİNİ ARTIRICI İŞLEMLER

TOZ METALURJİSİ. Yrd. Doç. Dr. Rıdvan YAMANOĞLU

Dislokasyon hareketi sonucu oluşan plastik deformasyon süreci kayma olarak adlandırılır.

ATOM HAREKETLERİ ve ATOMSAL YAYINIM

BÖLÜM 3 DİFÜZYON (YAYINIM)

MMT407 Plastik Şekillendirme Yöntemleri

Doç.Dr.Salim ŞAHİN SÜRÜNME


YAPISAL SERAMİK MALZEME TEKNOLOJİSİ-5

TOZ METALURJİSİ. Yrd. Doç. Dr. Rıdvan YAMANOĞLU

Yoğun Düşük sürünme direnci Düşük/orta korozyon direnci. Elektrik ve termal iletken İyi mukavemet ve süneklik Yüksek tokluk Magnetik Metaller

ELASTİK PLASTİK. İstanbul Üniversitesi

Şekillendirme yöntemine göre, bir parçada şekillendirme sonunda %5-35 su vardır. Bir seramik çamurunun içindeki yoğrulma suyu üç durumda bulunur.

DEMİR ESASLI TOZ METAL PARÇALARIN SİNTERLEME İLE BİRLEŞTİRİLMESİ

BMM 205 Malzeme Biliminin Temelleri

SPARK PLAZMA SİNTERLEME (SPS)

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

TOZ METALURJİSİ İLE ÜRETİLEN ALAŞIMLI ÇELİKLERİN MİKROYAPI VE MEKANİK ÖZELLİKLERİ

SÜPERALA IMLAR. Yüksek sıcaklık dayanımı

U(X PELETLERİ SİNTERLEMESİ

BOR KATKILI HİDROKSİAPATİT ÜRETİMİ VE KARAKTERİZASYONU

Sinterleme. İstenilen mikroyapı özelliklerine sahip ürün eldesi için yaş ürünler fırında bir ısıl işleme tabi tutulurlar bu prosese sinterleme denir.

Prof.Dr.Muzaffer ZEREN SU ATOMİZASYONU

DENEYİN ADI: Çeliklerin Isıl İşlemi. AMACI: Çeliklerde ısıl işlem yoluyla mikroyapı ve mekanik özelliklerin değişiminin öğretilmesi.

Ti-6Al-4V ve Ti-5Al 2.5Fe Alaşımlarının Toz Metalürji Yöntemiyle İmalatı ve Bazı Mekanik Özelliklerinin Araştırılması

Toz Metalurjisi Yöntemi ile Üretilen Al-Si/B 4 C Kompozit Malzemenin Mikroyapı ve Mekanik Özelliklerinin Araştırılması

SİNTERLENMİŞ TİTANYUM ALAŞIMLARININ AŞINMA PERFORMANSI VE BAZI MEKANİK ÖZELLİKLERİNİN BELİRLENMESİ

BA KENT ÜNİVERSİTESİ. Malzemeler genel olarak 4 ana sınıfa ayrılabilirler: 1. Metaller, 2. Seramikler, 3. Polimerler 4. Kompozitler.

MALZEME BİLGİSİ DERS 8 DR. FATİH AY. fatihay@fatihay.net

İNTERMETALİK MALZEMELER. Doç. Dr. Özkan ÖZDEMİR (DERS NOTLARI-4)

BARTIN ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ METALURJİ ve MALZEME MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

TiC-Co Esaslı Çizici Kalem Karakterizasyonu

1. Giriş 2. Yayınma Mekanizmaları 3. Kararlı Karasız Yayınma 4. Yayınmayı etkileyen faktörler 5. Yarı iletkenlerde yayınma 6. Diğer yayınma yolları

DEMİR ESASLI TOZ METAL PARÇALARIN ELEKTRİK DİRENÇ KAYNAĞINDA OPTİMUM KAYNAK ŞARTLARININ BELİRLENMESİ

TOZ MALZEME TEKNOLOJİSİ-1. Prof. Dr. Fatih Üstel Doç. Dr. Nil Toplan Yrd. Doç. Dr. Nuray Canikoğlu

BÖLÜM 9 - DİFÜZYON. Difüzyon nasıl oluşur? Neden önemlidir? Difüzyon hızı nasıl tahmin edilebilir?

Difüzyon (Atomsal Yayınım)

TOKLUK VE KIRILMA. Doç.Dr.Salim ŞAHĠN

2-C- BAKIR VE ALAŞIMLARININ ISIL İŞLEMLERİ 2-C-3 MARTENSİTİK SU VERME(*)

Halil Karakoç a, Hanifi Çinici b,ramazan Çıtak c

BARTIN ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ METALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

Bölüm 5: Sinterleme. Şekil 1. Sinterleme işlemi, ham toz numuneyi istenilen kalite, şekil ve boyuta sahip bir ürüne dönüştürür.

Tozların Şekillendirilmesi ve Sinterleme. Yrd. Doç. Dr. Rıdvan YAMANOĞLU

MALZEME BİLGİSİ DERS 7 DR. FATİH AY.

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

THE EFFECT OF SINTERING PERIOD ON THE WEAR RESISTANCE OF AlMgSi-SiC P COMPOSITES PRODUCED BY POWDER METALLURGY METHOD

Emre Yalçın (Odöksan ELBA) 7.Oturum: Süreçler ve Kontrol 7th Session: Process and Control

Paslanmaz Çeliklerin. kaynak edilmesi. Özlem Karaman Metalurji ve Malzeme Mühendisi Kaynak Mühendisi

MALZEME BİLİMİ Güz Yarıyılı Kocaeli Üniversitesi Ford Otosan Ġhsaniye Otomotiv MYO. Yrd. Doç. Dr. Egemen Avcu

İmal Usulleri. Fatih ALİBEYOĞLU -7-

İmal Usulleri. Döküm Tekniği

Vermiküler/Silindirik Grafitli Dökme Demir COMPACTED GRAPHITE CAST IRON

ALUMİX 431 TOZUNUN (AL7XXX) SOĞUK ve ILIK PRESLENMESİ ÜZERİNE BİR ÇALIŞMA

BASMA DENEYİ MALZEME MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ. 1. Basma Deneyinin Amacı

İmal Usulleri. Fatih ALİBEYOĞLU -11-

PLASTİK ŞEKİL VERME (PŞV) Plastik Şekil Vermenin Temelleri: Başlangıç iş parçasının şekline bağlı olarak PŞV iki gruba ayrılır.

TANE BÜYÜMESİ. Şek Bir saat süreyle değişik sıcaklıklara ısıtılmış ince taneli ve kaba taneli çeliklerin tipik tane büyüme davranışı

ÇELİK YAPILAR (2+1) Yrd. Doç. Dr. Ali SARIBIYIK

1.GİRİŞ Metal Şekillendirme İşlemlerindeki Değişkenler, Sınıflandırmalar ve Tanımlamalar

SICAK PRES TASARIMI VE ELMASLI KESİCİ TAKIM ÜRETİMİ

İnce ve Kalın Kesitli SiMo Küresel Dökme Demirlerin, Isıl İşlem Öncesinde ve Sonrasında Mikroyapı ve Mekanik Özellikleri

ATMOSFER KONTROLLÜ VAKUM FIRINLARINDA ISIL İŞLEM ve JET REVİZYON MÜDÜRLÜĞÜNDEKİ UYGULAMALARI

Prof. Dr. HÜSEYİN UZUN KAYNAK KABİLİYETİ

Fabrika İmalat Teknikleri

Faz ( denge) diyagramları

İÇİNDEKİLER BÖLÜM 1 BÖLÜM 2

PLASTİK ŞEKİL VERME YÖNTEMLERİ

MMT310 Malzemelerin Mekanik Davranışı Mukavemet ve deformasyon özelliklerinin belirlenmesi - Sürünme, eğme ve burma deneyleri

MALZEME BİLİMİ VE MÜHENDİSLİĞİ. Bölüm 7 Deformasyon Sertleşmesi ve Tavlama

YORULMA HASARLARI Y r o u r l u m a ne n dir i?

Dökme Demirlerin Korozyonu Prof.Dr.Ayşegül AKDOĞAN EKER

MEKANOKİMYASAL YÖNTEMLE BOR KARBÜR SENTEZİ VE ALÜMİNYUM MATRİSLİ KOMPOZİT MALZEMEDE KULLANILABİLİRLİĞİNİN İNCELENMESİ

YAPI MALZEMELERİ DERS NOTLARI

METAL MATRİSLİ KOMPOZİT MALZEMELER

THE PRODUCTION OF AA5049 ALLOY SHEETS BY TWIN ROLL CASTING

ELKTRİK AMAÇLI ALUMİNYUM KULLANIMI

DOĞAL KURŞUN METALİK KURŞUN PLAKALAR

METALİK MALZEMELERİN GENEL KARAKTERİSTİKLERİ BAHAR 2010

BMM 205 Malzeme Biliminin Temelleri

formülü zamanı da içerdiği zaman alttaki gibi değişecektir.

ÇEKME DENEYİ. Şekil. a) Çekme Deneyi makinesi, b) Deney esnasında deney numunesinin aldığı şekiler

METALLERDE KATILAŞMA HOŞGELDİNİZ

Pratik olarak % 0.2 den az C içeren çeliklere su verilemez.

BETONARME YAPI TASARIMI -KOLON ÖN BOYUTLANDIRILMASI-

Transkript:

TOZ MALZEME TEKNOLOJİSİ-10 Yrd. Doç. Dr. Nuray Canikoğlu

PRESLEME VE SİNTERLEMENİN MALZEME ÖZELLİKLERİ ÜZERİNE ETKİLERİ 2

3 SİNTERLEME SICAKLIĞININ ETKİSİ Tek bileşenli sistemlerde genellikle sinterleme sıcaklığı olarak metalin mutlak ergime sıcaklığının 2/3 ve 4/5'i alınır. Birden fazla bileşenli sistemlerde ise sinterleme genellikle ergime sıcaklığı en düşük olan bileşenin, ergime sıcaklığının üstünde yapılır. Gözenekli bronzlar ve bronzlara benzeyen alaşımlar 600 C ila 800 C arasında, demir grubu metallerin alaşımları ise 1000 C ila 1300 C arasında, sert alaşımlar 1400 C ila 1600 C arasında, refrakter metaller (Molibden, Wolfram, Tantal) 2000 C ila 2900 C arasında sinterlenir. Sinterleme sıcaklığı gibi sinterleme süresi de kullanılan malzemeye göre değişir. Elmas alaşımları ve refrakter metaller için yarım saatten az bir zaman çoğu halde kafidir. Sert alaşımlar ve mıknatıs alaşımlarında olduğu gibi birçok hallerde birkaç saat süren bir sinterleme tatbik edilmelidir. Sinterleme zamanı ve sıcaklığı arasında basit bir bağlantı vardır. Sinterleme sıcaklığı yükseldikçe sinterleme zamanı kısalır; aksine olarak alçak bir sinterleme sıcaklığı, sinterleme zamanının uzamasına sebep olur.

Zamana bağlı olarak değişik sinter sıcaklığının toz yapının yoğunlaşabilirliğine etkisinin şematik gösterimi 4

5

6

7

8 SİNTERLEME ATMOSFERİNİN ETKİSİ Fırınlarda atmosfer ortamı; fırının çeşidine, kullanılış biçimine bağlı olduğu kadar, sinter mamullerinin cinsine de bağlıdır. En önemli koşul işletmede ekonomiklik öncelik kazanır. Atmosfer ortamı olarak; Azot gazlı, Hidrojen gazlı veya başka inert gazlı ortamlar seçilebildiği gibi vakumlu ortamlar da seçilebilmektedir. Laboratuar çalışmalarında genellikle gazlı atmosfer, işletmelerde ise, vakum veya H 2 gazlı atmosfer tercih edilmektedir.

9 SINTERLEME AŞAMALARı VE SÜRENIN ETKISI İlk sinterleme devresi: Kütle taşınım mekanizmasına bağlı olarak tanecikler arasındaki temas noktasında boyun büyümesi başlar. Orta sinterleme devresi: Orta devre sinterleme, sinterlenen malzemelerin özelliklerini belirlemede çok önemlidir. Bu ikinci devrenin en önemli özelliği yoğunluk artışı ve tane büyümesidir. Son sinterleme devresi: Son sinterleme devresi, içerisinde gözenek izolasyonu ve hacim difüzyonu ile büzülmenin bulunduğu yavaş bir işlemdir. Isıtma süresinin uzatılmasıyla gözenek sayısı azaltılır.

10

200 MPa basınçta preslenmiş 7μm boyutundaki karbonil demir tozunun 870 C de farklı sürelerde sinterlenmesi sırasında gözeneklilik, gözenek boyutu ve tane boyutunun değişimi. 11

Sinterlemenin son aşamasında gözenek izolasyonu ve küreselleşmesi adımları: (a) tane sınırındaki gözeneğin oluşturduğu iki düzlemli katı-buhar denge açısı (b) ve (c) gözenek sürüklenmesi ile tane büyümesi ve (d) tane sınırı kurtulması ile gözenek izolasyonu. 12

13 Sinterlemede olası iki gözenek-tane sınırı düzenlemesi Tane sınırındaki gözenekler yoğunluk artışı sağlarken (a), tane içindeki gözenekler yoğunlaşma sağlamaz (b).

14 HAM YOĞUNLUĞUN SINTERLEMEYE ETKISI Pek çok toz sinterleme öncesinde sıkıştırılır. Bu sıkıştırma işlemi yoğunluğu arttırmakla birlikte sinterleme sırasında çarpılmaya yol açan yoğunluk gradyanları oluşturur. Sıkıştırma işlemi ham yoğunluğu arttırdığından daha yüksek sinterleme yoğunluğuna ve daha az boyut değişimine yol açar. Sinterlenmiş boyutu, dayanım ve süneklik gibi özellikler belirler. Dolayısıyla, genellikle yüksek sıkıştırma basınçları istenir. Sıkıştırma basıncının arttırılması daha iyi boyut kontrolü, daha az sinterleme çekmesi ve daha iyi özellikler sağlar. Sinterleme süresince boyut kontrolü önemli bir konudur. Bazı uygulamalarda net çekme sıfır olduğundan kalıp boyutları üretilecek parça boyutuna eşit alınabilir. Sinterlemedeki boyut değişimi ham yoğunluk ile değişir. Bu nedenle, sıkıştırma sırasında oluşan yoğunluk gradyanları eşit olmayan çekme ve çarpılmaların kaynağı olabilir.

15 Kalıpta preslenmiş ve enjeksiyon kalıplanmış ham parçaların, çekme etkilerinin karşılaştırılması Kalıpta preslenen ham parçadaki yoğunluk gradyanları anizotropik çekmeye ve çarpılmış son şekle yol açar. Diğer taraftan, enjeksiyon kalıplama ile hidrostatik şekillendirme, yüksek sıcaklık sinterleme yoğunlaşması sağlarken çarpılmalara yol açmaz.

Yüksek yoğunluk isteniyorsa boyutsal kontrol için düşük sinterleme çekmesinin faydası vardır. 16

17 63 μm küresel bakır tozlarının sinterlenmesine sıkıştırmanın etkisi Üstteki eğriler boyun büyüklüğü oranını sıkıştırma basıncı ve sinterleme süresinin fonksiyonu olarak gösteriyor. Alttaki eğri ise sıkıştırma basıncıyla sinterleme çekmesindeki azalmayı gösteriyor.

18

19

20 SINTERLEMENIN MIKRO YAPı ÜZERINDEKI ETKILERI Partikül boyut dağılımı geniş bir aralıkta değişen tozlar preslendiklerinde basıncın etkisiyle partikül şekil ve boyutlarında bir değişim meydana gelir. Ancak, boyut dağılımı değişmez. Kompaktın sinterlenmesi sırasında mikro yapıda değişimler meydana gelir. Orijinal partiküllerdeki tane sınırları kaybolabilir. Bunun yerine dövülmüş ve tavlanmış metallerin yapılarına benzer bir yapı oluşur. Belirli koşullarda kompaktlanmış parçaların mikro yapılarında meydana gelen değişim sinterleme süresi ve sinterleme sıcaklığına bağlıdır. Yapıdaki porların boyut ve şekillerinin değişimi, yeniden kristalleşme, tane büyümesi gibi mikro yapıyı belirleyen faktörler difüzyon kontrollü olduğundan sinterleme sıcaklığı ve süresinin etkisinde kalacağı açıktır. Yeniden kristalleşme ve tane büyümesinin meydana geleceği sıcaklık ve süre kompaktlama basıncı (soğuk deformasyon miktarı) ile ilgili olduğundan kompaktlama basıncının artması yeniden kristalleşme ve tane büyümesinin meydana geleceği sıcaklığın düşmesine neden olur.

21 ÖRNEK ÇALıŞMA:* Titanyum gibi pahalı malzemelerde istenilen özelliklere ulaşmada, sinterleme sıcaklığının iyi belirlenmesi gerekir. Bu amaçla, Ti-6Al-4V alaşımı elementel olarak hazırlanmış ve %85 ham yoğunluk baz alınarak 500 MPa sıkıştırma basıncı ile kalıp içerisinde preslenmiştir. Sinterleme sıcaklığının gözenek oluşumu, mikrosertlik ve mikroyapı üzerine etkisini araştırmak için, 1200 C, 1300 C ve 1400 C sıcaklıklarda argon atmosferi ortamında tüp fırın içerisinde iki saat süre ile sinterleme yapılmıştır. İmal edilen numuneler üzerinde, mikroyapı ve EDS analizleri ile birlikte mikro sertlik ölçümleri yapılmıştır. Sonuç olarak sinterleme sıcaklığı arttıkça sinter sonrası yoğunluk ve mikrosertlikte artma, gözenek büyüklüğünde azalma gözlemlenmiştir. *Bekir YALÇIN, Remzi VAROL, «Ti-6Al-4V Alasımında Sinterleme Sıcaklığının Gözenek Oluşumu ve Mikroyapı Üzerine Etkisi», Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi, 2008 (2) 7-12.

*Sinterleme sıcaklığı ile a) % boyut çekme b) Sinter sonrası yoğunluk ilişkisi 22

*Sinterleme sıcaklığı ile mikrosertliğin değişimi 23

*1400 C, 1300 C ve 1200 C sıcaklıkta sinterlenen numunelerde gözenek oluşumu 24

*Gözenek büyüklüğü a) 1200 C, b) 1300 C ve c) 1400 C sıcaklıkta sinterleme 25

26 SINTERLEMENIN MEKANIK ÖZELLIKLER ÜZERINDEKI ETKISI Sinterleme sıcaklık ve süresinin artması sinterlemenin ilk aşamalarında çekme mukavemeti ve % uzamanın artmasına neden olur. Ancak, birkaç saatlik bir sinterlemeden sonra mukavemet ve yoğunlukta daha ileri derecede bir artış genellikle görülmez. Fakat süneklikteki artış devam eder. Uzun sinterleme sürelerinde kompakttaki porlar küçülmemekle beraber şekilsel değişim devam eder ve küreselleşirler. Düzensiz şekilli porlar çentik etkisi yapar ve sünekliği düşürür. Porlar küreselleştiğinde çentik etkisi zayıflar ve süneklik artar.

27

28 Gözenekler etkili enine kesit alanını azaltır ve mukavemeti olumsuz yönde etkiler. Gözeneklerin ortadan kaldırılması yüksek mukavemet ve diğer mekanik özellikleri de elde etmek için gereklidir. Gözenek şekli düzensizleştikçe sinterlenmiş malzemeler daha az mukavemet gösterirler. Küçük, küresel gözenekler tercih edilmektedir. İstenilen gözenek biçimi işlem koşullarına bağlıdır. Örneğin; 1100 C de 1 saat hidrojen atmosferinde sinterlenen Fe- 0,5Sn ın mukavemet değeri 145 MPa elde edilmiştir. Ancak ortama amonyum klorür eklenirse mukavemet değeri 222 MPa a yükselmiştir. Bu durum, klorürün eklenmesinden dolayı gözeneğin yuvarlaklaşması ile açıklanmıştır. Elastik modül, Poisson oranı, yorulma ömrü ve kırılma tokluğu dahil mekanik özelliklerin tümü sinterleme yoğunluğuna ve mikroyapıya bağlıdır.

29 ÖRNEK ÇALıŞMA:** Nanocrystalline Mo 25wt.%Cu composite powders were synthesized by ball-milling, calcinating and subsequent hydrogen reduction process. MoO 3 and CuO powders were used as precursors. The sintering behavior of ultrafine Mo Cu composite powders and the sintering properties of the composite compacts were investigated. The densification, microstructure, hardness, electrical conductivity, thermal conductivity and coefficient of thermal expansion were tested after solid phase sintering and liquid phase sintering. Relative density near 96% was achieved for the specimen which was compacted under a very low pressure of 32 MPa and sintered at 1050 C. It reveals that high-energy ball milling increases the contribution of solid phase sintering of Mo and Cu particles on the densification. The microstructure of the sintered compacts observed by scanning electron microscopy showed homogenous dispersion of Mo and Cu phase. The final product showed good physical and mechanical properties. **Dezhi Wang, Xiaojia Dong, Pan Zhou, Aokui Sun, Bohua Duan, «The sintering behavior of ultra-fine Mo Cu composite powders and the sintering properties of the composite compacts», Int. Journal of Refractory Metals and Hard Materials, 42 (2014) 240 245.

**Fractograph of Mo Cu compacts at different sintering temperature: (a)-(c) 1050 C; (b)-(d) 1100 C. 30

** 31