Toprak işleme endüstrisinde kullanılan çizici kalemlerin mikrodalga toz sinterleme tekniği ile üretimi ve karakterizasyonu
The production of scratch tips used for soil processing industry by microwave powder sintering and its characterization
Yazar: MUZAFFER ERDOĞAN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. AYHAN EROL
Afyon Kocatepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metal Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2011
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering ; Teknik Eğitim = Technical Education

Özet:
Toz Metalurjisi (T/M), çeşitli metal işleme teknolojileri arasında yaygın üretim tekniklerinden biridir. Toz metalürjisi çok küçük partikülleri birbirine bağlayarak parça haline getirme işlemidir.Daha geniş bir ifade ile toz metalürjisi, toz şeklindeki malzemelerin preslenmesi ve takiben belirli sıcaklıkta sinterlenmesi ile parça imalatını kapsamaktadır. Yüksek kaliteli ve karmaşık parçaların kolayca üretilebilmesi, toz metalurjisini cazip kılmaktadır.Günümüzde WC esaslı seramik-metal kompozitlerin kalitesi, genel olarak toz metalurjisinde yüksek mukavemet ve sertlik kriterleri ile temsil edilmektedir. Genellikle WC'lü kompozit malzemeler yüksek dayanım ve yüksek sertlik gerektiren yerlerde özellikle kesici-çizici uçlarda kullanıldığı bilinmektedir.Bu çalışma ile üretilecek malzemeler kompozit malzeme üretim yöntemlerine yeni bir bakış açısı sağlayacaktır. Ekonomi açısından bu tür malzeme üretiminde özellikle üretim ekipmanı bakımından daha ekonomik, kolay bulunabilen ve büyük yatırımlar gerektirmeden üretim imkanı sağlayacağı beklenmektedir. Geliştirilecek üretim yöntemi pahalı üretim ekipmanlarına olan bağımlılığı azaltacaktır. Yöntemin pahalı ekipman ve işlemler gerektirmemesi, dünya pazarına açılmayı hedefleyen orta ölçekli işletmelerin de bu tip üretim yöntemini kolayca kendi bünyelerinde uygulamalarına imkan tanıyacaktır. Üretilecek seramik-metal kompozit malzeme ile ülkemiz kaynaklarına olan bağımlılığı arttıracak ve ekonomimize katkı sağlayacaktır. Böylece ithal edilen çizici kalemlere alternatif olarak üretilebilecek ve dışa bağımlılık azalacaktır.Bu çalışmanın amacı; WC, TiC ve B4C seramik malzemeleri ile Ni, Co, Fe elementleri kullanılarak kompozit numuneler üretmektir. Seramik metal kompozit üretiminde elektrik akımsız kaplama tekniğinden de yararlanılmıştır. (WC+Ni, Co, Fe, B4C) ve (TiC+Co) tozlarının farklı kompozisyon çeşitleri üzerinde de çalışmalar yapılmıştır. Ayrıca WC tozlarının 2 µm ve 10 µm boyutlarındaki kompozisyonların karşılaştırılmalı deneysel çalışmalarına da devam edilmiştir. Deneysel çalışmalarda, Seramik-Metal toz karışımlarının elektrik akımsız nikel kaplamaları yapılmıştır. Kaplanan tozlar çeşitli kompozisyon bileşimlerinde tartılarak kap içerisinde mekanik karıştırıcılarla homojen bir şekilde 24 saat karıştırılmıştır. Numuneler yaklaşık 5 gram silindirik kalıp içerisinde kapsül şeklinde preslenmiştir. Preslenen numuneler 15 mm çapında ve 2-5 mm yüksekliğinde üretilmiştir. Sinterleme işlemleri ise saf (%99 saflıkta) argon atmosferinde 700-1100ºC sıcaklıkları arası, %90N+%10H2 özel karışım gazı atmosferinde 1200-1400ºC sıcaklıkları arasında sinterlenmiştir. Deneysel çalışmalar sonucu elde edilen analiz sonuçları literatür verileri doğrultusunda incelenmiştir.2011, 212 sayfaAnahtar Kelimeler: Toz Metalurjisi, Seramik-Metal Kompozitler, Akımsız Nikel Kaplama, Presleme, Mikrodalga Toz Sinterleme, Çizici Kalem.

Abstract:
Powder Metallurgy (P/M) is one of the most widely used technique for the metal shaping technology. Powder Metallurgy is a process of making pieces from particulates.In broader sence, powder metallurgy consist of shaping by pressing of metal powders and than sintering at specific temperature. Production of high quality intrecate shaped particles make powder metallurgy as a valuable process.Today, WC based metal-ceramic composites which were produced by powder metallurgy, are characterized by their high hardeness and strength properties. WC contained composites are generally used in cutter and scratchers due to their high hardeness and strength.This study produce new insight into composite material manufacturing. Such a production method allow to produce materials with lower cost equipments without great expenses. Developed production system eliminate high cost production equipments. Since the production method don?t need any expensive production facilites, small enter prices can easily apply these techniques in their firms and spread their goods to international markets. By production of such a material, dependency of our country to other countries will be decreased and it contributes to the local economy. Dependency of imported scratch tips will be decreased by the production of alternative local one.The main objective of this study is to produce composites by using WC, TiC and B4C with Ni, Co, Fe elements. Electroless coating technique was used to produce ceramic metal composites. Different studies were done on different compositions of (WC+Ni, Co, Fe, B4C) and (TiC+Co). Comparative studies were done betwen 2 µm and 10 µm WC powders. Electroless Ni plating of powders were done to produce metal-ceramic mixtures. Coated powders were weighed and mixed in mechanical mixer for 24 hour. 5 gr samples were pressed in cylindirical (15 mm dimeter, 2 to 5 mm height). 99% pure argon gas was used for sintering. Samples were sintered betwen 700-1100ºC. When special gas mixture of 90%N+10%H2 was used, samples were sintered betwen 1200ºC and 1400ºC. Results of experiment were compered with the literature.2011, 212 p.Keywords: Powder Metallurgy, Ceramic?Metal Composites, Electroless Nikel Plating, Pressing, Microwave Powder Sintering, Scratch Tips.