Üretim parameterlerinin bakır matrisli borkarbür takviyeli soğuk preslenmiş ve sinterlenmiş malzemelerde haddeleme işlemi öncesindeki ve sonrasındaki özelliklere etkisinin araştırılması
Investigation of effect of manufacturing parametres on properties of copper matrix boron carbide reinforced cold pressed and sintered materials before and after rolling process
Yazar: HASAN S. IBR ENBIA
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖZKAN ESKİ
Kastamonu Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Bu çalışmada, 40μm parçacık boyutunda ve %99,9 saflıkta bakır tozunun yanı sıra 25μm,43μm ve 90μm parçacık boyutunda ve %97,5 saflıkta B4C takviye tozu kullanılmıştır. Cu/B4C kompozitleri, 40 MPa basınçta soğuk presleme ve argon gazı (Ar) atmosferinde 850°C karıştırma sıcaklığında 90 dakika süreyle sinterleme yoluyla üretilmiştir. Numuneler toz metalurjisi (TM) yöntemi kullanılarak üretilmiştir. B4C toz oranları (ağırlıkça %5, 10, 15) Cu tozu ile birleştirilmiştir. Numunelere farklı sıcaklıklarda (600°C, 700°C, 800°C) ve haddeleme oranlarında (%10, %20, %30, %40) sıcak haddeleme işlemi uygulanmıştır. Tüm numuneler sıcak haddeleme işleminden önce ve sonra değerlendirilmiştir. Daha sonra sonuçlar karşılaştırılmıştır. Üretim faktörlerinin sonuçları nasıl etkilediğini belirlemek amacıyla görüntü almak için optik mikroskop (OM), taramalı elektron mikroskopları (SEM), enerji dağılımlı spektroskopi (EDS), XRD ve EDS haritalama analizi kullanıldı. Optimum mekanik özellikler 25 µm tane boyutunda ve ağırlıkça %5 oranında B4C içeren kompozit yapıda elde edilmiştir.  Bu koşullar hem haddelenmiş hem de haddelenmemiş numuneler için farklı sıcaklıklarda (600°C,700°C,800°C) ve haddeleme oranlarında (%10, %20, %30, %40) uygulanmıştır. Bu araştırma, bu konuda yapılan sınırlı sayıdaki araştırmalardan biridir.

Abstract:
This study utilizes the use of copper powder with a particle size of 40μm and a purity of 99,9%, as well as B4C reinforcement powder with particle sizes of 25μm, 43μm, and 90μm and a purity of 97,5%. The Cu/B4C composites were produced by cold pressing at a pressure of 40 MPa and sintering in an argon gas (Ar) atmosphere at a stirring temperature of 850°C for 90 minutes. The samples were produced using the powder metallurgy (P/M) method. The B4C powder at various rates (5, 10, 15 wt. %) was combined with Cu powder. The specimens were exposed to hot rolling at different temperatures (600°C, 700°C, 800°C) and rolling ratios (10%, 20%, 30%, 40%). The hardness, density, porosity, and transverse rupture strength of all samples were assessed before and after the hot-rolling process. The results were then compared. Optical microscopes (OM), scanning electron microscopes (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS), XRD, and EDS mapping analysis were used to take images in order to determine how the manufacturing factors affected the results. The optimal hot rolling conditions for achieving optimal mechanical behavior in the compound involved using a B4C grain size of 25μm and a 5% B4C in the composite. These conditions were applied at different temperatures (600°C, 700°C, 800°C) and rolling ratios (10%, 20%, 30%, 40%) for both the rolled and original samples. This study is among a limited number of investigations conducted on this particular subject.