Cu esaslı spinodal alaşımlarda al katkısının mekanik ve tribolojik özelliklere etkisinin incelenmesi
Investigation of the mechanical and tribological effects of al additive on Cu-based spinodal alloys
Yazar: BERKENT PARİM
Danışman: DOÇ. DR. İBRAHİM ÇELİKYÜREK
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Malzeme Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Spinodal alaşımlar günümüzde yüksek iletkenlik kapasiteleri sayesinde petrol ve doğalgaz sistemlerinde, yüksek mukavemet gerektiren ve aşınma direncine sahip uzay, havacılık parçalarında kullanılmaktadır. Günümüzün ilerleyen döküm teknolojisi ve alaşım çalışmaları gün geçtikçe spinodal alaşımlar alanında olan ilerlemeleri göz önüne sermektedir. İncelenen çalışmalar ve teknolojiler içerisinde spinodal alaşımlar birçok yönden istenilen özellikleri sağlayarak hedeflenen mekanik ve kimyasal değerlere ulaştığı gözlemlenmektedir.

		Spinodal kelime anlamı olarak iki farklı fazlı bir bölgenin kararsız ve yarı kararlı kısımları arasında bir sınır bölgenin oluşmasıdır. Bu faz sistemi sonucunda ortaya çıkan mikroyapı birbirine homojen bir şekilde bağlı faz dağılımlarını içerir. 

Bu çalışmada Cu15Ni8Sn Ni-bronz bakır alaşımına Al elementi kontrollü olarak eklenmiştir. İlave edilen Al miktarının alaşımın mikroyapısı ve mukavemeti üzerindeki etkileri incelenmiştir. Sn elementi Al ile değiştirilmiştir. Al elementi Sn yerine ağırlıkça % 2, 4, 6 ve 8 olacak şekilde eklenmiştir. Alaşımlar, indüksiyon eritme fırını ile bir potada eritilmiştir ve grafit kalıba dökülmüştür. Dökme alaşımlara herhangi bir ısıl işlem uygulanmamıştır. Alaşımların mikroyapısı, Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ve Optik Mikroskop (LOM) kullanılarak incelenmiştir. Mekanik karakterizasyonları sertlik ölçümü ve çekme testleri yapılmıştır. Metalografik çalışmalar, eklenen Al miktarı ile mikroyapının değişmediğini fakat mekanik özelliklerinin ve tribolojik özelliklerinin değiştiğini göstermiştir.

Fazlardaki kimyasal bileşim değişiklikleri mekanik özelliklere yansımıştır. Alaşımlar arasında sertlik ve mukavemeti en yüksek olan bileşimin ağırlıkça %15Ni, 4Sn ve %4Al içeren bileşim olduğu belirlenmiştir. Sünekliği ve tokluğu en yüksek olan alaşım Cu15Ni8Al'dir.

Abstract:
Nowadays spinodal alloys are used in oil and natural gas systems, aerospace parts that require high strength and wear resistance, thanks to their high conductivity capacities. Today's advancing casting technology and alloy studies reveal the advances in the field of spinodal alloys day by day. It observed that spinodal alloys reach targeted mechanical and chemical values, providing desired properties in many ways, studies and technologies.

Spinodal means formation of boundary region between unstable-metastable parts of two-phase region. The resulting microstructure as result of phase system includes phase distributions that homogeneously connected each other.

In this thesis, Al element was adjoined Cu15Ni8Sn Ni-bronze copper alloy in a controlled atmosphere. The effects percentage of Al on the microstructure and strength of the alloy were observed. Sn element has been substitute with Al. Al element was added at 2, 4, 6 and 8 wt% instead of Sn. The alloys were melted in graphite melting pot with induction furnace and poured into graphite mold. No heat treatment was applied to casted alloys. The microstructure of the alloys was investigated on Scanning Electron Microscope (SEM) and Optical Microscope (LOM). Mechanical characterizations, hardness measurements and tensile tests performed. Metallographic studies showed that microstructure didn't change with the amount of Al mechanical properties but tribological properties changed.

The change of chemical composition in phase was reflected mechanical properties. The composition with the highest hardness and strength among the alloys was found to 4 wt% Al. The alloy with the maximum toughness and ductility belongs Cu15Ni8Al.