Melt spinning yöntemiyle hızlı katılaştırılmış CuAl10Ni5Fe4 alaşımı tozlarından kompakt parça üretimi ve tribolojik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of compact part production from rapidly solidified melt spinning CuAl10Ni5Fe4 alloy powders and analysing tribological properties
Yazar: ABDURRAHİM METOĞLU
Danışman: PROF. DR. SULTAN ÖZTÜRK
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Bu çalışmada, bakır esaslı CuAl10Ni5Fe4 alaşımından melt spinning yöntemiyle hızlı katılaştırılmış toz üretilmiş, üretim parametrelerinin tozların morfoloji ve mikroyapılarına etkileri incelenmiş, elde edilen tozlardan presleme ve sinterleme işlemiyle kütlesel parçalar elde edilmiş, bu parçaların blok-on disk cihazında sürtünme-aşınma deneyleri gerçekleştirilerek tribolojik özellikler ortaya konmuştur. Melt spinning yöntemiyle toz üretme çalışmalarında düz yüzeyli ve dokulu olmak üzere iki farklı profilde diskler kullanılmış, böylece disk yüzey şeklinin üretilen tozların morfolojisine etkisi incelenmiştir. Ortam sıcaklığında yapılan toz üretiminin dışında melt spinning diski freon gazlı soğutma sistemiyle soğutularak disk sıcaklığı -5 °C'ye düşürülmüştür. Üretilen kaba boyutlu tozlar koruyucu ortam atmosferinde yüksek enerjili bilyelı öğütme işlemine tabi tutularak boyutları küçültülmüştür. Bu tozlar kullanılarak presleme ve sinterleme işlem adımlarıyla kompakt parçalar üretilmiş ve bu parçaların blok-on disk cihazında sürtünme ve aşınma gibi tribolojik testleri gerçekleştirilmiştir. Üretilen toz ve kompakt parçaların karakterizasyonu kapsamında; SEM'de mikroyapı, morfoloji analizleri ve EDS analizleri gerçekleştirilmiş, XRD cihazında faz yapısı belirlenmiş ve DSC cihazında faz dönüşüm sıcaklıkları belirlenmiştir. Melt spinning yöntemiyle hızlı katılaştırılarak üretilen tozların mikroyapılarının martenzit fazından oluştuğu, sinterleme neticesinde bu fazın ortadan kalkarak α-bakır matrisi içerisinde dağılmış metaller arası bileşik fazlarından oluşan bir yapı ortaya çıkmıştır. Tozların hızlı katılaştırılmasıyla östenit-martenzit dönüşüm sıcaklığının azaldığı ve hızlı katılaştırmanın tribolojik özellikleri olumlu yönde etkilediği belirlenmiştir.

Anahtar Kelimeler: Melt spinning yöntemi, CuAl10Ni5Fe4 alaşımı, Hızlı katılaştırma, Triboloji

Abstract:
In this study, copper based rapidly solidified CuAl10Ni5Fe4 alloy powders have been produced by melt spinning method and the effect of production parameters on the morphology and microstructure of the produced powders was investigated. The compact part was manufactured from the powders by powder metallurgy processes and the tribological properties of compacted parts were determined by pin-on disc test apparatus. Two types of discs which have plain and textured surfaces were used to investigate the effect of disc surface shape on the morphology of produced powders. The powder production was carried out with two different disc temperatures; one is room temperature and the other is -5 °C which was achieved by freon gas cooling. The sizes of produced powders were decreased by ball milling in a surfactant active atmosphere. The compact parts were produced by powder metallurgy processes such as pressing and sintering by using ball milled powders and friction and wear tests of compacted parts were performed an the block-on disc type tribology testing device. The characterization analysis such as SEM, EDS, XRD and DSC for produced powders and compacted parts were performed. The microstructure of the rapidly solidified melt spinning powders is martensite phase and the microstructure of the powders shifted to α-copper matrix and intermetallic compounds dispersed on the matrix after sintering process. Austenite-martensite transformation temperature of the powders decreased as a result of rapid solidification of powders and the tribological properties of powders was affected positively by rapid solidification process.

Key words: Melt spinning method, CuAl10Ni5Fe4 alloy, Rapid solidification, Tribology.