Dökme demir/bronz talaş kompozitin toz metalurjisi esaslarıyla üretimi ve mekanik özellikleri
Production and mechanical properties of cast iron/bronze chips composite with powder metallurgy
Yazar: HANDAN DEMİREL
Danışman: PROF. DR. ÖMER SİNAN ŞAHİN
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Bu çalışmada geri dönüşümü genellikle ergitilerek yapılan bronz ve dökme demir talaşlarının sıvı faz sinterleme yöntemi ile geri dönüşümü sağlanmıştır. Sinterleme sıcaklığının malzemenin mekanik özellikleri üzerine etkisi incelenmiştir.
Endüstride metal malzemelerin geri dönüşümü genellikle ergitilerek yapılmaktadır. Bu yöntem yüksek enerji, işçilik, çevreye daha fazla zarar vermekte, iş sağlığı ve güvenliği açısından daha da tehlikeli durumlar oluşturmaktadır. Yapılan çalışmalarda genellikle bu yöntemle alüminyum, pirinç ve bronz gibi ergime noktası nispeten daha düşük malzemeler incelenmiştir. Bu çalışmada bronz ile dökme demir talaşlarının birlikte kullanılması açısından literatüre katkı sağlanmıştır.
 Kullanılan malzemeler matris olarak CuSn10 bronzu ve takviye malzeme olarak da GGG40 dökme demir talaşları kullanılmıştır. Tornada belli kesme şartlarında talaş haline getirilen malzemeler bilyalı değirmende öğütülüp elekten geçirildikten sonra aynı formda ve büyüklükte talaşlar elde edilmiştir. Bu talaşlar kullanılıp ağırlıkça belli oranlarda karıştırılarak MMK malzemenin kompozisyonu elde edilmiştir. Talaşlar hidrolik pres yardımıyla ön şekil verilmiş daha sonrası sinterlenmiştir. Bu yöntem malzeme kaybının az olması ,daha az maliyetli, ve çevreci bir yöntem olmasından dolayı çalışmaya değer katmıştır. Ayrıca sinterleme sıcaklığının malzemenin mekanik özellikleri üzerine etkisi de ASTM standartlarında yapılmış testlerle belirlenmiştir.
Bu tez çalışmasında aynı formda ve büyüklükteki talaşlar 5 farklı kompozisyonda karıştırılmıştır. Elde edilen karışımlar tek etkili hidrolik preste tek bir basınç kullanılarak silindirik kapalı bir kalıp yardımıyla ön şekil verilmiştir. Daha sonra 4 farklı sıcaklık kullanılarak kül fırınında sinterlenmiştir. Üretilen numunelere Brinell sertlik, mikro sertlik, gözeneklilik ve basma testleri uygulanarak mekanik özellikleri belirlenmiş ve sıcaklığın mekanik özelliklere etkisi incelenmiş, geleneksel yolla üretilen malzemenin mekanik özellikleri ile kıyaslanmıştır. Ayrıca SEM ve optik mikroskopla 50-100-200-500 büyütme ile  her bir numune üzerinden görüntü alınmış ve görüntüler yorumlanmıştır. Ayrıca numuneler  EDX analizine tabi tutularak kimyasal element dağılımı incelenmiştir.

Abstract:
In this study, composite materials consisting of cast iron and bronze chips were produced liquid phase sintering. The effect of the sintering temperature on the mechanical properties of the material was investigated.
Recycling of metal materials is usually done by melting. This method causes higher energy consumption, workmanship, more harm to the environment, and even more dangerous situations in terms of occupational health and safety. In previous studies, relatively low melting point materials such as aluminum, brass and bronze were generally investigated with this method. This study contributed to the literature by using bronze and cast iron chips together.
The materials used were CuSn10 bronze as matrix and GGG40 cast iron chips as reinforcement material. Material that is turned into chip in specific cutting conditions, are milled on a ball mill. Then the chips are sieved from the sieve to obtain chips of the same form and size. These chips are used and mixed at a determined ratio to obtain the composition of MMC material. The chips are pre-formed by hydraulic press and then sintered. This method adds value to the work because it is a less material loss, less costly, and less damaging to the environment. In addition, the effect of sintering temperature on the mechanical properties of the material was also determined by tests made in ASTM standards.
In this thesis, the same form and size of chips are mixed in 5 different compositions. The resulting chip mixtures were preformed with the help of a cylindrical mould using a single acting hydraulic presture.And then it was sintered in an ash furnace using 4 different temperatures. The mechanical properties of the samples were determined by Brinell hardness, micro hardness, porosity and compression tests, the effect of the mechanical properties of the temperature was investigated and compared with the mechanical properties of the materials produced by conventional means. Images were taken from each sample with SEM and optical microscope magnification of 50-100-200-500 and images were interpreted. In addition, samples were subjected to EDX analysis and chemical element distribution was examined.