Gaz atomizasyon yöntemiyle AM60 tozu üretimi ve karakterizasyonu
AM60 powder production and characterization by gas atomization method
Yazar: TAYFUN ÇETİN
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA BOZ
Karabük Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Bu çalışmanın amacı, gaz atomizasyon yöntemiyle AM60 alaşım tozu üretimi ve
karakterizasyonu işlemlerinin deneysel olarak araştırılmasıdır. Bu amaç doğrultusunda
öncelikle Karabük Üniversitesi Teknoloji Fakültesi İmalat Mühendisliği Bölümünde
gaz atomizasyon ünitesi tasarımı ve imalatı yapılmıştır. Kurulan bu gaz atomizasyonu
ünitesinde, toz metalürjisi ile üretim yöntemlerinden biri olan gaz atomizasyon
yöntemi ile magnezyum alaşımları sınıfından AM60 tozunun üretilebilirliği
araştırılmıştır. Üretilebilirlik parametreleri olarak AM60 alaşımına benzerlik gösteren
malzemelerin üretiminde kullanılan parametreler ve literatür göz önünde
bulundurulmuştur. Gaz atomizasyonu yönteminde metal tozu üretiminde istenilen
özelliklerde tozun üretilebilmesi için nozul çapı, gaz basıncı ve sıcaklık gibi
parametreler kontrol edilmek zorundadır. Nozul çapı, gaz basıncı ve sıcaklık, toz
boyutunu ve tozların şeklini etkilediği için son derece önemlidir.
Deneysel çalışmalar 3 farklı sıcaklık (770-795-820 oC), 4 farklı nozul çapı (2-3-4-5
mm) ve 4 farklı gaz basıncı (5-15-25-35 bar) uygulanarak yapılmıştır. Ergimiş metalin
atomizasyon işleminde ve koruyucu gaz atmosferi oluşturulması işlemlerinde argon
gazı tercih edilmiştir. Üretilen AM60 tozlarının şeklini belirleyebilmek için taramalı
elektron mikroskobu (SEM), üretilen tozların iç yapılarında oluşan fazları ve bu
fazların yüzde oranlarını belirleyebilmek için XRD, XRF ve SEM-EDX analizi, toz
boyut analizi için ise lazer ölçüm cihazı kullanılmıştır. Üretilen tozların mekanik
özelliklerini belirleyebilmek için sertlik testleri ve 3 nokta eğme testleri yapılmıştır.
Üretilen tozlar 4 farklı presleme basınçlarında (300, 400, 500 ve 600 MPa) preslenerek
kütle haline getirilmiştir. Kütle haline getirilen tozların en iyi sinterlenebilirlik
değerlerini belirleyebilmek için TGA-DTA analizleri yapılmış ve 3 farklı sıcaklıkta
(500-550-600 °C) sinterleme işlemi gerçekleştirilmiştir. Tozların presleme ve
sinterleme işlemleri sonrasında yoğunluk ölçümleri yapılmıştır. Deneysel çalışmaların
sonucu olarak, gaz basıncının artması ve nozul çapının küçülmesi ile toz boyutunun
küçüldüğü ve toz şeklinin ligament ve karmaşık şekilden, damlamsı ve küresele doğru
değiştiği tespit edilmiştir. Sıcaklığın toz boyutunda ve şeklinde önemli bir etkisinin
olmadığı görülmüştür.

Anahtar Sözcükler : Gaz atomizasyon, AM60 alaşımı, magnezyum, toz metalürjisi

Abstract:
The aim of this study is to investigate AM60 alloy powder production and
characterization processes experimentally by gas atomization method. For this
purpose, firstly, the design and production of gas atomization unit were done at
Karabük University Faculty of Technology Department of Manufacturing
Engineering. In this gas atomization unit, the manufacturability of AM60 powder from
magnesium alloys was investigated by gas atomization method which is one of the
production methods by powder metallurgy. The parameters and the literature used in
the production of materials similar to the AM60 alloy are taken into account as
producibility parameters. In the gas atomization method parameters such as nozzle
diameter, gas pressure and temperature must be controlled in order to produce the
desired properties in metal powder production. The diameter of the nozzle is crucial
because it affects the gas pressure and temperature, the size of the powder and the
shape of the powders.Experimental studies were carried out using 3 different 
temperatures (770-795-820 oC), 4 different nozzle diameters (2-3-4-5 mm) and 4
different gas pressures (5-15-25-35 bar). In the process of atomization of molten metal
and in the process of forming protective gas atmosphere, argon gas is preferred.
Scanning electron microscopy (SEM) was used to determine the shape of the AM60
powders produced, XRD, XRF and SEM-EDX analyzes were used to determine the
phases in the internals of the produced powders and percentages of these phases, and
laser measurement devices were used for powder size analysis hardness tests and treepoint bending tests were performed to determine the mechanical properties of the
produced powders. The powders produced were pressed into masses at 4 different
pressing pressures (300, 400, 500 and 600 MPa). TGA-DTA analyzes were performed
to determine the best sinterability values of the bulked powders and sintering process
was performed at 3 different temperatures (500-550-600 ° C). Density measurements
were made after pressing and sintering of the powders. As a result of the experimental
studies, it was found that the powder size decreased with the increase of the gas
pressure and the nozzle diameter, and the powder shape changed to the dripping and
the spherical in the ligament and complex form. It has been observed that the
temperature has no significant effect on the powder size and shape.

Key Word : Gas atomization, AM60 alloy, magnesium, powder metallurgy