Bakırın katodik ark alüminyum plazma işlemi ile Al-Cu bileşiklerinin üretimi
Production of Al-Cu compounds with cathodic arc aluminium plasma treatment of copper
Yazar: ERDEM ARPAT
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA ÜRGEN
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2011
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering ; Seramik Mühendisliği = Ceramic Engineering
Dizin: Alüminyum alaşımları = Aluminum alloys ; Alüminyum bazlı alaşımlar = Aluminum based alloys ; Alüminyum bronzu = Aluminum bronze ; Alüminyum filmler = Aluminum films ; Bakır = Copper ; Bakır alaşımları = Copper alloys ; Fiziksel buhar biriktirme = Physical vapour deposition ; İyon bombardımanı = Ion bombardment

Özet:
Bu çalışmada, katodik ark fiziksel buhar biriktirme (KA-FBB) tabanlı bir iyon kaynağı değişen bias voltajları etkisi ile taban malzemeye biriktirilip bombardıman edilmiştir. İyon bombardımanı etkisi ile altlık yüzeyinde boşluk ve hatalar oluşturulmuş, çarpışma şelaleleri ve beraberindeki ısıl odaklar ile sıcaklığı artan yapıya biriktirilen tabakanın daha hızlı yayınması sağlanmıştır. Örnek olarak Al-Cu ikilisi kullanılmıştır. Çalışmada, 25 ve 50 mikron bakır folyo taban malzemeye ile 30 ve 60 sn/ 6 sn sürelerince tekrarlı olarak -50 ve 150 V/ -300 ve 500 V bias voltajlarının etkisi ile alüminyum biriktirilmesi/ bombardımanı uygulanmıştır. 30 ila 130 dakika toplam sürelerince kaplama/ bombardıman işlemi uygulanmıştır. Homojenizasyonun sağlanması için vakum ortamında 700 ?C de 1, 6 ve 24 saat sürelerince tavlama ve kontrollü soğutma işlemi uygulanmıştır. Asimetrik ve simetrik geometriler kullanılarak x-ışını difraksiyon tayfları alınmış, yüzey ve kesitten SEM ve EDS ile inceleme ve noktasal ve çizgisel elementel analizler alınmıştır. alfa1-Cu, beta1-AlCu3, gamma1-Al4Cu9, delta-Al2Cu3 ve eta2-Al3Cu4 fazlarının elde edildiği tespit edilmiştir. Kesitleri parlatılmış numunelerin mikro sertlikleri alınmıştır. Alüminyum içeriğinin artışı ile sertlik değerlerinde artış gözlenmiştir.

Abstract:
In this study, an ion source created in a cathodic arc physical vapor deposition system is used to deposit and bombard a substrate material. Defects and voids are generated on the substrate by ion bombardment and collusion cascades with accompanying thermal spikes advanced the structure?s temperature and diffusion. Al-Cu binary couple was selected as an example. Depositing and bombarding of aluminum plasma were utilized under -50 and 150 V/ -300 and 500 V bias voltages for 30 and 60 s/ 6 s respectively an 25 and 50 micron copper foil substrates. Depositing/ bombardment runs were from 30 to 130 minutes in total. Homogenization of the structures were done at 700 ?C for 1, 6 and 24 hours and by a controlled cooling under vacuum. XRD scans of thin film and bulk geometries were utilized as well as point and lincescan EDS analysis were done both on surfaces and cross-sections. alfa1-Cu, beta1-AlCu3, gamma1-Al4Cu9, delta-Al2Cu3 ve eta2-Al3Cu4 phases were obtained throughout the study. Micro indentaion test were done on cross sections for identification of hadness values of the phases obtained. An increase was seen as aluminum content of the sturucture increased.