Su jeti soğutmalı döner disk atomizasyonu yöntemiyle hızlı katılaştırılmış bronz alaşımı toz ve şeriti üretiminin incelenmesi
Investigation of producing rapidly solidified bronze powder and ribbon by water jet cooled rotating disc atomization
Yazar: GÖNÜL USTA
Danışman: DOÇ. DR. SULTAN ÖZTÜRK
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2009
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Hızlı katılaştırma = Rapid solidification ; Şerit üretimi = Ribbon production

Özet:
Bu çalışmada CuSn10 bronz alaşımı, su jeti soğutmalı döner disk atomizasyonu yöntemi ile soygaz atmosferi altında atomize edilerek hızlı katılaştırılmış toz ve şerit üretimi gerçekleştirilmiştir. Disk hızı, disk kanatçık sayısı, disk yüzey pürüzlülüğü, sıvı alaşım akış debisi ve aşırı ısıtma miktarı gibi atomizasyon parametrelerinin üretilen tozların morfolojisine, ortalama toz boyutuna ve verime etkileri incelenmiştir. Bununla birlikte, üretilen toz ve şeritlerin mikroyapıları incelenerek soğuma hızları hesaplanmıştır.Üretilen bronz tozları atomizasyon parametrelerine bağlı olarak 100?250 µm ortalama boyutta olup, toz üretim verimi % 65?85 arasında gerçekleşti. Artan disk hızı, kanatçık sayısı, yüzey pürüzlülüğü ve sıvı alaşım aşırı ısıtma miktarı ve azalan nozul çapı ile toz üretim veriminin artığı, ortalama toz boyutunun azaldığı tespit edildi. En düşük ortalama boyutta ve en yüksek verimde toz üretimi 4 kanatçıklı ZrO2 kaplanmış diskle, 2 mm nozul çapında, 300 ? C aşırı ısıtma miktarında ve 75 m/s disk hızında elde edildi. 5,82x105 - 0,20x103 K/s arasında soğuma hızına sahip tozların morfolojisi genellikle küresel, yuvarlak, ligamental, çubuksu, düzensiz, pulsu ve yapraksı şekilli oldu. Bronz alaşımı için 2 kanatçıklı kaplamasız disk kullanılarak yapılan atomizasyon deneylerinde tozun yanısıra 3x106 - 2,8x105 K/s arasında soğuma hızına sahip, 15?95 µm kalınlıkta, 3?6 mm genişlikte ve 45?72 mm boyunda düz veya çok az miktarda eğrisel formda şeritler üretildi. Ortalama şerit kalınlığının artan disk hızı ve azalan nozul çapı ile azaldığı şerit üretim veriminin ise azalan disk hızı ve nozul çapı ile arttığı gözlendi. Azalan toz boyutu veya şerit kalınlığı ile hücre boyutunun azaldığı ve soğuma hızının arttığı tespit edildi.

Abstract:
In this study, CuSn10 bronze alloy was atomized with water jet cooled rotating disc atomization method in high purity argon gas atmosphere and rapidly solidified powder and ribbon were produced. The effects of atomization parameters such as disc speed, disc fin number, surface roughness of the disc, flow rate and superheat of liquid metal on the properties of produced powders in terms of morphology, mean particle size and yield rate were investigated. Beyond this, the microstructure of produced powders and ribbons was also examined and cooling rates were calculated.The mean particle sizes of the produced bronze powders were in the range of 100-250 µm depending on atomization parameters. The yield rate values obtained were in the range of 65-85%. The mean particle size of powders decreased and yield rate increased with increasing disc speed and disc fin number, increasing surface roughness of the disc, increasing superheat of liquid alloy and decreasing flow rate of liquid alloy. The smallest mean particle size and the highest powder yield rate were obtained by using ZrO2 material coated disc with four fins, 2 mm nozzle diameter of flow rate, 300 ? C superheat and 75 m/s disc speed. The typical shapes of produced bronze powders were mostly appeared in the shapes of sphere, rounded, ligamental, irregular and flaky, being dependent on the particle size. The cooling rate of produced powders was calculated as 5,82x105 - 0,20x103 K/s depending on cell size. Apart from powder, bronze alloy ribbons with the size of 15-95 µm thickness, 3-6 mm width and 45-72 mm length were produced with using uncoated disc with two fins. The ribbon thickness decreased with increasing disc speed and decreasing liquid alloy flow rate. The cooling rate of produced ribbons were in the range of 3x106 - 2,8x105 K/s depending on ribbon thickness.