Titanyum ve düşük karbonlu çelik çiftinin ara bağlayıcı kullanılarak difüzyon kaynağı ile birleştirilebilirliğinin araştırılması
Investigation of joinability of the titanium and low carbon steel using an interlayer by diffusion welding
Yazar: EVREN ATASOY
Danışman: DOÇ. DR. NİZAMETTİN KAHRAMAN
Zonguldak Karaelmas Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metal Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2007
Konu: Teknik Eğitim = Technical Education
Dizin: Difüzyon kaynağı = Diffusion welding ; Titanyum = Titanium

Özet:
Difüzyon kaynagı, birbirleriyle temasta olan yüzeyler arasında minimum deformasyon ilebelirli bir süre ısı ve basınç uygulayarak kontrollü difüzyon ile olusturulan bir katı halkaynak yöntemidir. Birbirinin aynı yada farklı birçok malzeme difüzyon kaynak yöntemiile birlestirilebilmektedir. Bugün farklı metallerin birlestirilmesinde % 40 bu yöntemkullanılırken, bu yöntemle birlestirilmis malzemelerin yaklasık % 20'sini de titanyum vealasımları olusturmaktadır. Difüzyon kaynagının uygulanmasında, özellikle farklı metal vealasımlarının birlestirilmesinde kaynak bölgesindeki heterojenligi minimuma indirmek içingenellikle bir arabaglayıcı kullanılır.Bu çalısmada, titanyum ve düsük karbonlu çelik levhalar gümüs bir arabaglayıcıkullanılarak farklı sıcaklık ve sürelerde birlestirilmislerdir. Elde edilen birlestirmelerinmukavemetini belirlemek için çekme-makaslama testi ve sertlik testi uygulanmıstır. Ayrıcabaglantının arayüzey özelliklerinin belirlenmesi amacıyla optik mikroskop ve SEMçalısmaları ile SEM'e monte edilmis EDS ünitesinde element analizleri yapılmıstır.Yapılan çalısmalar sonucunda, bu çalısmada kullanılan kaynak parametreleri dahilinde, enyüksek arayüzey dayanımı 850 oC'de ve 90 dakika süre ile birlestirilen numunelerde eldeedilmistir. Ayrıca artan sıcaklık ve süre ile birlikte mukavemetin bir noktaya kadar arttıgı,ancak bu noktadan sonra mukavemetin azaldıgı belirlenmistir. Yapılan sertlik ölçümlerisonucunda en yüksek sertlik degerinin arabaglayıcı malzemede oldugu ve ara baglayıcınınher iki tarafındaki sertlik degerlerinin giderek azaldıgı tespit edilmistir. Makro vemikroyapı çalısmaları sonucunda, farklı kaynak sartlarında birlestirilen numunelerintümünde, artan sıcaklık ve süre ile birlikte birlesme bölgesinin (arabaglaycı) daraldıgı vede tane irilesmesinin meydana geldigi gözlemlenmistir. EDS analiz çalısmalarında,sıcaklıgın artısına baglı olarak arabaglayıcıdaki gümüs miktarının % agırlık olarak belirginsekilde azaldıgı, ancak difüzyon süre artısına baglı olarak çok az miktarda azaldıgıgörülmüstür. Ayrıca, kaynak arayüzeyinden uzaklastıkça yayınım miktarının giderekazaldıgı tespit edilmistir.Anahtar Kelimeler: Difüzyon kaynagı, titanyum, arabaglayıcı ve mikroyapı

Abstract:
Diffusion welding is a solid state welding process in which heat and pressure are appliedfor some time to affect the bonding between the contacting surfaces through controlleddiffusion with minimum deformation. Many similar or dissimilar materials can be bondedby diffusion welding process. Today, 40 % of dissimilar materials bonded to each other arejoined with this method while 20 % of these joints consist of titanium and its alloys. Indiffusion bonding applications, an interlayer is used in order to minimise the inconsistencyin the weld zone especially when bonding different metals and their alloys.In this study, titanium and low carbon steel plates were joined using a silver interlayer atdifferent temperatures for different durations. In order to determine the strength of joints,tensile-shear tests and hardness tests were applied. Additionally, optical and SEMmicroscopy examinations and EDS element analyses were carried out in order to determinethe interface properties of the joint.The work carried out showed that the highest interface strength was obtained for thespecimens joined at 850 °C for 90 min. In addition, it was determined that the strengthincreased with increasing temperature and time until a maximum value beyond which itdecreased. The hardness measurements indicated that the highest hardness value wasobtained for the interlayer material and the hardness values on the both sides of theinterlayer decreased gradually. Macro and microstructural examinations results revealedthat the joining area (interlayer) decreased and the grain size increased with increasingtemperature and time for all the specimens joined at different welding conditions. In EDSanalyses, it was seen that amount of silver in the interlayer decreased markedly as weightpercentage depending on the temperature rise. In addition, it also decreased slightly withincreasing diffusion time. The amount of diffusion showed a decreasing trend withincreasing distance from the welding interface.Key Words : Diffusion welding/bonding, titanium, interlayer and microstructure.