Aşırı plastik deformasyon ve yaşlandırma işlemlerinin bileşik etkisiyle yüksek performanslı cu-cr-zr elektrot malzemesinin geliştirilmesi /
Yazar: HARUN YANAR
Danışman: PROF. DR. GENÇAĞA PÜRÇEK
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışmada; Cu-Cr-Zr alaşımına eş-kanallı açısal ekstrüzyon/basma (EKAE/B) ve yaşlandırma işlemlerinin farklı kombinasyonlarını içeren değişik prosesler uygulandı. Bu kapsamda belirlenen en iyi proses şartlarındaki parametrelerin Cu-Cr-Zr alaşımının; mikroyapı, mekanik, iletkenlik ve termal kararlılık özellikleri üzerindeki etkileri sistematik bir şekilde incelendi. Bu çalışmalarda, elde edilen özelliklerin büyük oranda EKAE rotasına ve EKAE sonrası uygulanan yaşlandırma parametrelerine bağlı olduğu belirlendi. Rota-Bc'nin özellik çıktıları açısından en iyi EKAE rotası olduğu gösterildi. Bu şartlardaki alaşımın en iyi özellik çıktıları veren optimum yaşlanma parametrik aralıklarının sıcaklık ve süre olarak sırasıyla 400-475°C ve 15-240 dk olduğu belirlendi. Genel olarak, uygulanan çok pasolu EKAE işlemi ile mikron altı tane boyutuna sahip ultra-ince tane yapılı (tane boyutu: 150-200nm) ve yüksek dayanımlı (maksimum akma gerilmesi: 670 MPa) Cu-Cr-Zr alaşımı geliştirildi. Ancak sertlik ve mukavemet özelliklerinde sağlanan bu olağan üstü artış, alaşımın süneklik, termal kararlılık ve elektriksel iletkenlik özelliklerini olumsuz etkiledi. Bu olumsuzluk, EKAE sonrası optimum parametrelerde uygulanan yaşlandırma işlemi ile mukavemet düşüşü oluşturulmadan büyük ölçüde giderildi. Nitekim 8Bc EKAE sonrası 450°C'de uygulanan 60 dk'lık yaşlandırma işlemi sonrası Cu-Cr-Zr alaşımının sertlik, akma mukavemet, iletkenlik değerleri sırasıyla 222 Hv, 670 MPa ve %63 IACS olarak ölçüldü. Bu değerler klasik yaşlandırma sonrası elde edilen 165Hv, 240MPa ve 76%IACS değerleri ile karşılaştırıldığında bu çalışma ile sağlanan iyileşme daha iyi anlaşılmaktadır. 

Anahtar Kelimeler: Cu-Cr-Zr alaşımı, Elektrot malzemesi, Aşırı Plastik Deformasyon, Eş Kanallı Açısal Ekstrüzyon, Yaşlandırma

Abstract:
In this study, different processes including various combinations of the equal channel angular extrusion/pressing (ECAE/P) and aging processes have been applied to the Cu-Cr-Zr alloy. In this contents, effect of the optimum process parameters determined by the experiments on the microstructural, mechanical, conductivity and thermal stability properties of the Cu-Cr-Zr alloy have been investigated. During this study, it has been obtained properties of the alloy after applied processes mostly depend on the ECAE/P routes and aging parameters  applied to the allloy after ECAE/P. It has also been shown that route Bc is the optimum ECAE route considering the achieved properties. Optimum parametric ranges of the aging temperature and aging time to get optimum properties have been determined as 400-475C and 15-240 mins,  respectively. In general, ultra fine grained (with 150-200 nm grain size) and high strength (with 670 MPa tensile strenght) Cu-Cr-Zr alloy has been developed by multi-pass ECAE processing. However, this extraordinary improvement in hardness and strentgh of the alloy worstly affected to its ductility, thermal stability and electrical conductivity. This negative effect has been removed by applying aging process after ECAE processing without any strenght loss. Thus, hardness, yield strength and conductivity of the Cu-Cr-Zr alloy after aging process following the 8 Bc ECAE and applied at 450C for 60 min are 222  Hv, 670 MPa ve 63 % IACS, respectively. Comparing these result with the 165Hv, 240MPa ve 76%IACS values obtained after classical aging processes, improvement in these properties in this study can be understood better.

Key Words: Cu-Cr-Zr Alloy, Electrode Materials, Severe Plastic Deforation, Equal Channel Angular Extrusion, Ageing