T/M yöntemiyle üretilmiş Mg-Ti alaşımının difüzyon kaynağı ile birleştirilmesine aratabakanın etkisi

Yıl 2018, Cilt: 9 Sayı: 1, 279 - 289, 04.04.2018

Haluk Kejanlı Mustafa Avcı

Öz

Titanyum ve magnezyum gibi hafif malzemelerin, havacılık, tıbbi implantlar ve hafif yapı gibi çeşitli teknik uygulamalarda çok önemli olduğu iyi bilinmektedir. Magnezyum otomotiv, uzay ve havacılık sektöründe, düşük yoğunluğu ve yüksek özgül ısı kapasitesi nedeniyle kullanımı gittikçe artmaktadır. Bütün stabil metallerin en hafiflerinden biri olması nedeniyle özellikle tercih edilmektedir. Magnezyum ve alaşımlarının kaynağı, endüstrilerdeki artan uygulamaları nedeniyle önemli bir konudur. Bu çalışmada toz metalürjisi yöntemi ile üretilmiş Mg-Ti alaşımının katı faz difüzyon kaynağı ile birleştirilebilirliği ve birleşmeye ara tabakanın etkisi araştırılmıştır. Difüzyon kaynağı ile birleştirilmiş numuneler mikroskop ile incelenmiş ve birleşme bölgesinde oluşabilecek difüzyon analiz edilmiştir. Elde edilen numuneler argon atmosferli fırında 450 ºC sıcaklıkta 60 dk. sinterlenerek difüzyon kaynağına uygun hale getirilmiştir. Numuneler; 500, 520 ve 540 oC sıcaklıklarda, 75 dakika süreyle, 5MPa basınç altında argon gazı atmosferinde, ara tabakasız ve Alüminyum ara tabaka kullanılarak difüzyon kaynağı tekniğiyle birleştirilmiştir. Kaynak sonrası numuneye uygulanan kuvvet ve basınç sonrası numunelerin birbirinden ayrılmadığı gözlemlenmiştir. Numunelerin kaynak bölgesi optik mikroskopla, incelenmiş ve difüzyon alanındaki alüminyum ara tabakanın dağılımı gözlenmiştir. Belirlenen sıcaklıkta birleştirilen numunede ana malzemelerde (Mg-Ti) belirli aralıklarda değişen oranlarda Al ara tabaka difüzyonu izlenmiştir. Sonuç olarak toz metalürjisi ile üretilen Mg-Ti alaşımının belirli sıcaklıkta ve bekleme süresinde argon gazı altında difüzyon kaynak yöntemiyle uygun bir şekilde birleştirilebileceği görülmüştür.

Anahtar Kelimeler

Mg-Ti, Toz metalürjisi, Difüzyon kaynağı, Al aratabaka, Mikrosertlik

Kaynakça

• Aydın K., Hıdıroğlu M., Kaya Y., Kahraman N., (2012). Titanyum ve Bakır Malzemelerin Difüzyon Kaynak Yöntemi İle Birleştirilebilirliğinin Araştırılması, Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Der., Cilt 28 (1), 15-26.
• Aydın M., TR2002 02710 U, Patentli Difüzyon Kaynak Makinesi, Dumlupınar Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makine Mühendisliği Bölümü, Kütahya.
• Suryanarayana C., Froes F.H. (1990). Nanocrystalline titanium-magnesium alloys through mechanical alloying, Journal of Materials Research, 5 (9), 1880-1886.
• Tan C., Chena B., Meng S., Zhang K., Song X., Zhoua L., Feng J. (2016). Microstructure and mechanical properties of laser welded-brazed Mg/Ti joints with AZ91 Mg based filler, Materials and Design, 99, 127–134.
• Tan C., Song X., Chen B., Li L., Feng J. (2016). Enhanced interfacial reaction and mechanical properties of laser welded-brazed Mg/Ti joints with Alelement from filler, Materials Letters, 167, 38-42.
• Çelik S., Ay İ., (1999). Koruyucu Gaz Altında Difüzyon Kaynağı ve Uygulaması, Tr. J. of Engineering and Environmental Science, 23, 63 - 70.
• Wilkes D.M.J., Goodwin P.S., Ward-Close C.M., Bagnall K., Steeds J. (1996). Solid solution of Mg in Ti by mechanical alloying, Materials Letters, 27, 47-52.
• Sun F., Froes F.H. (2002). Synthesis and characterization of mechanical-alloyed Ti–x Mg alloys, Journal of Alloys and Compounds, 340, 220–225.
• Song G.L., Unocic K. A., Harry III M., Cakmak E., Brady M.P., Gannon P.E., Himmer P., Andrews Q. (2016). The corrosion and passivity of sputtered Mg–Ti alloys, Corrosion Science, 104, 36–46.
• Zhou H., Hu L., Sun Y., Zhang H., Duan C., Yu H. (2016). Synthesis of nanocrystalline AZ31 magnesium alloy with titanium addition by mechanical milling, Materials Characterization, 113, 108–116.
• Dikbaş H., Çalıgülü U., Taşkın M. (2008). Toz Metalurjisi Yöntemiyle Üretilmiş Ni-Ti Kompozitinin Difüzyon Kaynağında Sıcaklığın Birleşme Üzerindeki Etkisinin İncelenmesi, Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi, 1, 1-6.
• Yu H., Sun Y., Hu L., Zhou H., Wan Z. (2016). Micro structural evolution of AZ61-10 at. %Ti composite powders during mechanical milling, Materials and Design, 104, 265–275.
• Yu H., Sun Y., Hu L., Wan Z., Zhou H. (2017). The effect of Ti addition on microstructure evolution of AZ61 Mg alloy during mechanical milling, Journal of Alloys and Compounds, 704, 537-544.
• Maweja K., Phasha M., Berg N. (2010). Microstructure and crystal structure of anequimolar Mg–Ti alloy processed by Simoloyer high-energy ball mill, Powder Technology, 199, 256–263.
• Asano K., Enoki H., Akiba E. (2009). Synthesis of HCP, FCC and BCC structure alloys in the Mg–Ti binary system by means of ball milling, Journal of Alloys and Compounds, 480, 558–563.
• Liang G., Schulz R. (2003). Synthesis of Mg-Ti alloy by mechanical alloying, Journal of Materials Science, 38, 1179-1184.
• Murray J.L., (1986). The Mg-Ti (Magnesium-Titanium) system. Bull. Alloys Phase Diagr.; 7:245–248. doi: 10.1007/BF02868999.
• Öztürk F., Kaçar İ., (2012). Magnezyum Alaşımları ve Kullanımlarının İncelenmesi, Niğde Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, Cilt 1(1), 12-20.
• Candan S., Celik M., Candan E. (2016). Effectiveness of Ti-micro alloying in relation to cooling rate on corrosion of AZ91 Mg alloy, Journal of Alloys and Compounds, 672, 197-203.
• Chowdhury S.H., Chen D.L., Bhole S.D., Cao X., Wanjara P. (2013). Lap shear strength hand fatigue behavior of friction stir spot welded dissimilar magnesium-to-aluminum joints with adhesive, Materials Science & Engineering A. 562 (53–60.
• Qiang S., Lian-meng Z., Hua T., Fu-qian J. (2003). Preparation of Mg−Ti system alloy and FGM with density gradient by spark plasma sintering technique, Journal of Wuhan University of Technology-Mater. Sci. Ed., 19 (1), 58-60.
• Söyler M., (2007). Toz Metalurjisi ve Uygulamaları, Yüksek Lisans Tezi, Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü, Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü, Gebze.
• Şevki Y.G., (2011). Toz Metalurjisi ve Metalik Köpükler, SDU Teknik bilimler Dergisi, 2 (1), 22-28.
• Cai X.C., Song J., Yang T.T., Peng Q.M., Huang J.Y., Shen T.D. (2018). A bulk nano crystalline Mg–Ti alloy with high thermal stability and strength, Materials Letters, 210, 121–123.
• Sato Y. S., Shiota A., Kokawa H., Okamoto K., Yang Q., Kim C. (2010). Effect of interfacial microstructure on lap shear strength of friction stir spot weld of aluminium alloy to magnesium alloy, Science and Technology of Welding and Joining, 15: 4,319-324,DOI: 10.1179/136217109X12568132624208.
• Yalçın B., Varol R. (2009). Sinterlenmiş Titanyum Alaşımlarının Aşınma Performansı ve Bazı Mekanik Özelliklerinin Belirlenmesi, Gazi Ü. Müh. Mim. Fak. Dergisi, Cilt 24 (1) 63-72.
• Liu Y., Li K., Luo T., Song M., Wua H., Xiao J., Tan Y., Cheng M., Chen B., Niu X., Hu R., Li X., Tang H. (2015). Powder metallurgic allow-modulus Ti–Mg alloys for biomedical applications, Materials Science and Engineering C, 56, 241–250.
• Xu Z., Song G.L., Haddad D. (2011). Corrosion Performance of Mg-Ti Alloys Synthesized by Magnetron Sputtering, Magnesium Technology, 611-615.
• Haiping Z., Lianxi H., Hongfei S., Xianjue C. (2015). Synthesis of nanocrystalline Mg-based Mg–Ti composite powders by mechanical milling, Materials Characterization, 106, 44–51.