GÖZENEKLİ SERAMİK MALZEME İLE PASLANMAZ ÇELİĞİN DİFÜZYON KAYNAK YÖNTEMİYLE BİRLEŞTİRİLMESİ

Öz

Metal/seramik birleştirme teknolojileri çeşitli bakımlardan elektronik ve yüksek sıcaklık uygulanan endüstrilerde önemli rol oynar. Difüzyon kaynağıyla kusursuz bir arayüzey ve yüksek sıcaklıkta mekanik direnç elde edilebildiği için avantajlı bir tekniktir. Bununla birlikte bu yöntemin dezavantajlarından birisi birleşme için gerekli olan kaynak sıcaklığının arayüzeyde termal gerilmeye sebep olması ve bazı reaksiyonların oluşmasıdır. Genellikle oluşan gerilmeleri minimize etmek için metal ve seramik malzemenin termal genleşmelerini birbirine yaklaştıracak uygun bir aratabakalar kullanılır. Bu çalışmada, gözenekli yapıdaki seramik ile paslanmaz çelik malzeme birbirleriyle difüzyon kaynak yöntemiyle birleştirilmiştir. Arayüzeyde farklı ıslatma malzemeleri (Ag, Cu ve Ag-Cu-Ti alaşımı) yaklaşık 100 mikron kalınlıkta kullanılarak vakum-argon atmosferi içerisinde 0.2 ve 2MPa basınç altında yük uygulanarak 850, 875, 900°C’de 45 dakika sürede birleştirilmişlerdir. Seramik metal birleşme arayüzeyleri tarama elektron mikroskobu (SEM) ve konsantrasyon değişimi için EDS analizleri yapılarak incelenmiştir. Seramik malzemenin gözenekli yapısı nedeniyle Ag, ve Ag-Cu-Ti alaşım aratabaka malzemeleri gözeneklere dolmuş ve aratabaka kalınlıkları kaynaktan sonra yaklaşık 40-60 mikron kalınlıklara kadar incelmiştir. Çalışmada gözenekli seramik ile paslanmaz çelik malzemenin birleşme mekanizması tartışılmıştır. Arayüzeyde seramik ile paslanmaz çeliğin birleşiminin seramikte infiltrasyon ve paslanmaz çelik tarafında ise difüzyonla gerçekleştiği tespit edilmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Difüzyon kaynağı, seramik, paslanmaz çelik, infiltrasyon.

Kaynakça

1. Zhang, Y., Feng, D., Zhi-yong, H., Xi-chun, C.,
2. “Progress in Joining Ceramics to Metals”, Journal
3. of Iron and Steel Research. 13 (2), 01−05, 2006.
4. Kliauga, A.M., Travessa, D., Ferrante, M.,
5. “Al2O3/Ti Interlayer/AISI 304 Diffusion Bonded
6. Joint Microstructure Characterization of the Two
7. Interfaces”, Materials Characterization, 46,
8. −74, 2001.

9. Feng, J., Zhang, L., “Interface Structure and
10. Mechanical Properties of the Brazed Joint of TiC
11. Cermet and Steel”, ECERS, 26, 1287-1292, 2006.
12. Zhang, L., Feng, J., Zhang, B., Jing, X.,
13. “Ag−Cu−Zn Alloy for Brazing TiC Cermet/Steel”,
14. Materials Letters, 59, 110−113, 2005.
15. Zhang, L.X., Feng, J.C., He, P., “Brazing
16. Temperature and Time Effects on the Mechanical
17. Properties of TiC Cermet/Ag−Cu−Zn/Steel
18. Joints”, Materials Science and Engineering, A,
19. , 1-2,24-33, 2006.
20. Zhou, J.Z., Zhong, Z.H., Ge, C.C., “Silicon Doped
21. Carbon/Cu Joints Based on Amorphous Alloy
22. Brazing for First Wall Application”, Fusion
23. Engineering and Design, 82, 1, 35-40, 2007.
24. Mei, J., Xiao, P., ”Joining Metals to Zirconia for
25. High Temperature Applications”, Scripta
26. Materialia. Vol 40, 5, 587−594, 1999.
27. Fang, F., Zheng, C., Lou, H., Sui, R., “Bonding of
28. Silicon Nitride Ceramics Using Fe−Ni/Cu/Ni/Cu/
29. Fe−Ni Interlayers”, Materials Letters, 47,
30. −181, 2001.
31. Ozturk, K., Basu, B.S., Randall, C.A., and Mayo,
32. M.J., “Diffusion Bonding of Rigid Zirconia Pieces
33. Using Electrohoretically Deposited Particulate
34. Interlayers”, Scripta Materialia, Vol.41, 11,
35. −1195, 1991.
36. Jadoon, A.K., Ralph, B., Hornsby, P.R., “Metal to
37. Ceramic Joining via a Metallic Interlayer Bonding
38. Technique”, Journal of Materials Processing
39. Technology, 152 257−265, 2004.
40. Arik, H., Aydin, M., Kurt, A., Turker, M.,
41. “Weldability of Al4C3−Al Composites via
42. Diffusion Welding Technique”, Materials and
43. Design, 26, 555−560, 2005.