Gümüş ve titanyum ara katman kullanımıyla 304L paslanmaz çelik–soda kireç silikat cam birleştirmesi
Joining 304L stainless steel to soda lime silicate glass by using silver and titanium interlayers
Yazar: BORA YILDIZ
Danışman: YRD. DOÇ. DR. MUSTAFA BURAK TELLİ
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Parabolik oluk güneş enerji kolektörlerinin üretiminde cam – metal birleştirmeleri kritik birer basamaktır. Bu çalışmada parabolik oluk güneş enerji kolektörlerinde kullanılarak üretim maliyetinin düşürülmesi amacıyla 304L ve soda kireç silikat cam, gümüş ve titanyum ara katman kullanımıyla birleştirilmiştir. Asıl birleştirme işlemi öncesi ara katman olarak 3 µm ark PVD titanyum ve bakırın kullanıldığı 304L – soda kireç silikat cam birleştirme ön çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Titanyum katmanın 304L – soda kireç cam arası gerilimleri soğurmaya yetmemesi sonucu cam oda sıcaklığına soğuma sırasında kırılmıştır. Bakırın cam ile birleştirilmesi deneylerinde hava atmosferinde birleştirme sıcaklıklarında bakırın yüzeyinde oluşan çoklu oksit katmanları yüksek kalıntı gerilmeler oluşmasına ve camın çatlamasına sebep olmuştur. Gümüş ve titanyum ara katman kullanımıyla 304L – soda kireç cam birleştirmesi ise iki aşamada gerçekleştirilmiştir. İlk aşamada 304L ve titanyum parçalar gümüş folyo ara katman kullanılarak 1000 oC'de birleştirilmiştir. İkinci aşamada ise 800 oC'de cam ile birleştirme gerçekleştirilmiştir. Birleştirme numuneleri optik ve taramalı elektron mikroskobu ile incelenmiş ve malzemedeki karakteristik X – ışımalarını baz alarak çalışan enerji dispersif spektroskobi analizleri gerçekleştirilmiştir. Camın yapısında birikmiş olan gerilimlerin ölçülmesi için Vickers indentasyon yöntemi kullanılmış ve elde edilen değerler ANSYS programı ile yapılan gerilim modellemesi ile örtüşmüştür. Sonuç olarak 304L – soda kireç silikat cam birleştirmesi gümüş ve titanyum ara katman kullanımıyla başarıyla gerçekleştirilmiş ve cam üzerinde düşük basma gerilmeleri elde edilmiştir.

Abstract:
Glass to metal sealings are critical steps in the production of parabolic trough solar collectors. In this study 304L and soda lime silicate glass were joined by using silver and titanium interlayers with the intent of reducing the production costs of parabolic trough solar collectors. Before the main joining process, 304L was joined to soda lime silicate glass by using 3 µm titanium and copper as preparatory works. As a result of titanium layers low absorbtion of the stresses between 304L and soda lime silicate glass, glass was being broken during the cooling to room temperature. Glass to copper joining studies showed that the multi oxide layers on the copper, which were formed in the air atmosphere in the joining temperatures, caused the joined glass to crack. The Joining of 304L to soda lime glass by using silver and titanium interlayers was performed in two steps. In the first step 304L and titanium pieces were joined by using silver foil interlayer at 1000 oC. In the next step it joined to glass at 800 oC. Joining specimens were examined by using optical microscope and scanning electron microscope and analysed by using energy dispersive spectroscopy. Vickers indentation method was used to measure residual stresses in the glass. And the obtained results were matched up with the results of the stress modeling by using ANSYS software. In conclusion 304L was successfully joined to soda lime silicate glass by using silver and titanium interlayer and low compressive stresses were obtained on the glass.