Katkı elementlerinin lehim alaşımlarında mikroyapı ve mekanik özelliklerine etkisinin araştırılması
Investigation of the effect of additive elements on microstructure and mechanical properties of solder alloys
Yazar: YUSUF DONAT
Danışman: PROF. DR. HALİS ÇELİK
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Teknolojileri Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Bu doktora tez çalışması, sanayide yaygın olarak kullanılan sert lehim ilave metalinin elde edilmesinde kullanılan alaşım elementlerinin etkilerinin araştırılmasını ve maliyeti yüksek olan gümüş miktarının azaltılması için indiyum elementinin kullanımının metalürjik etkilerinin incelenmesini içermektedir. Gümüş içerikli sert lehim ilave metallerinde kullanımı giderek artan maliyeti nedeniyle ekonomik açıdan zorluklar yaratmaktadır. Bu nedenle, sert lehim ilave metalinde gümüş yerine indiyum elementinin kullanılması, hem sanayiciler hem de bilim camiası açısından önemli bir gelişme olacaktır. Bu tez çalışması, sert lehim ilave metalinin maliyetini düşürmek için indiyum elementinin potansiyelini araştırmaktadır. Yürütülen bu çalışmada %45 Cu, %35 Zn, %20 Ag içerikli lehim ilave metali referans alınarak içeriğindeki gümüş miktarı %0'a düşünceye kadar kademeli olarak azaltılarak azalan oranda %In ilave edilmiştir. %Cu ve %Zn miktarları değişmeksizin sadece %Ag düşürülürken %In miktarı artırılmıştır. Lehim ilave metallerinin imalatı atmosferik ortamda önceden belirlenen alaşımların ağırlıkları hesaplanarak indüksiyon ocağında eritilerek gerçekleştirilmiştir. Elde edilen 9 farklı numune St37 çeliğinin lehimlenmesi işleminde kullanılmıştır. Ardından mikroyapı incelemeleri, termografik incelemeler, SEM, EDS, XRD testleri, mikrosertlik ölçümü ve bindirme kaymak testi gerçekleştirilmiştir. Yapılan testler ve incelemeler neticesinde gümüş miktarında %10 azalmasına karşın %10 indiyum ilavesinin referans numune olan indiyumsuz ve %20 Gümüş içerikli sert lehim malzemesi ile benzer kesme dayanımı gösterdiği sonucuna ulaşılmıştır. Bu sonuç ile önemli ölçüde gümüş maliyetinin indiyum ile azaltılmasının mümkün olduğu ortaya çıkmaktadır.

Abstract:
This doctoral thesis study includes the investigation of the effects of alloying elements used in the production of the brazing additive metal, which is widely used in the industry, and the metallurgical effects of the use of indium element to reduce the amount of silver, which is costly. The use of silver-containing brazing additive metals creates economic difficulties due to its increasing cost. For this reason, the use of indium instead of silver in the brazing additive metal will be an important development for both the industrialists and the scientific community. This thesis study explores the potential of indium element to reduce the cost of brazing additive metal. In this study, with reference to the solder filler metal containing 45% Cu, 35% Zn, 20% Ag, the amount of silver in its content was reduced gradually until it was reduced to 0%, and %In was added at a decreasing rate. While the %Cu and %Zn amounts have not changed, only %Ag has been decreased, while the %In amount has been increased. The production of solder metals was carried out by calculating the weights of the alloying elements determined in the atmospheric environment and melting them in the induction furnace. The obtained 9 different samples were used in brazing of St37 steel. Then, microstructure investigations, thermoanalysis examinations, SEM, EDS, XRD tests, microhardness measurement and single point overlap slider test were performed. As a result of the tests and examinations, it was concluded that although the amount of silver decreased by 10%, 10% indium addition showed similar breaking strength with the reference sample, indium-free and 20% silver-