Doğrusal Katılaştırılmış Sn91.2-x-Zn8.8-Agx Alaşımlarının Mekanik Özelliklerinin İncelenmesi

Yıl 2016, Cilt: 6 Sayı: 2, 265 - 272, 01.06.2016

Mevlüt Şahin

Öz

Bu çalışmada, Sn91.2-x-Zn8.8-Agx x= ağ.% 0.15, 0.3, 0.7, 1.0, 3.0, 10.0 alaşımları vakumlu eritme fırını ve döküm fırını kullanılarak hazırlandı. Daha sonra numuneler sabit fırın sıcaklığında 500 oC , farklı katılaştırma hızlarında 8.3-790 mm/s Bridgman tipi doğrusal katılaştırma fırınında yukarı yönlü doğrusal katılaştırıldı. Katılaştırma hızının V , çekme dayanımına sç ve basma akma dayanımına sb etkisi araştırıldı. Lineer regrasyon analizi ile çekme dayanımının ve basma akma dayanımının katılaştırma hızına bağımlılığı tespit edildi. Katılaştırma hızındaki artışın soğuma hızını artırdığı, soğuma hızındaki bu artışında mikroyapıyı küçülttüğü, bunun sonucunda da çekme ve akma dayanımlarının arttırdığı tespit edildi. Deneysel sonuçlar literatürle karşılaştırıldı

Anahtar Kelimeler

Akma dayanımı, Çekme dayanımı, Doğrusal katılaştırma, Katılaştırma hızı

Investigation the mechanical properties of the directionally solidified Sn100-x-Zn8.8-Agx alloys

Öz

Sn100-x-Zn8.8-Agx x=0.15, 0.3, 0.7, 1.0, 3.0, 10.0 wt.% alloys have been prepared by using vacuum melting furnace and casting furnace. Then the samples have been directionally solidified upwards with a constant furnace temperature 500 oC at different solidification rates 8.3-790 mm/s in a Bridgman type directional solidification furnace. The effect of solidification rate V on ultimate tensile strength su and compressive yield strength sc were investigated. The dependency of ultimate tensile strength and yield strength on solidification rate were determined by the linear regression analysis. It has been found that the increases of the solidification rate refines the microstructure, as a result of this the ultimate tensile strength and yield strength increases. The experimental results compared with the literature.

Anahtar Kelimeler

Directional solidification, solidification rate, ultimate tensile strength, yield strength.

Kaynakça

• Ahmed, M., Fouzder, T., Sharif, A., Gain, A.K., chan, Y.c. 2010. Influence of Ag micro- particle additions on the microstructure, hardness and tensile properties of Sn-9Zn binary eutectic solder alloy. Microelectronics Reliability, 50: 1134-1141.
• Böyük, U., Maraşlı, N. 2009. The microstructure parameters and microhardness of directionally solidified Sn-Ag-Cu eutectic alloy. J. Alloy. Compd., 485: 264-269.
• Böyük, U., Maraşlı, N., Çadırlı, E., Kaya, H., Keşlioğlu, K. 2012. Variations of microhardness with solidification parameters and electrical resistivity with temperature for Al-Cu-Ag eutectic alloy. Curr. Appl. Phys., 12: 7-10
• chen, K.I., cheng, S.c., Wu, S., Wu, S., Lin, K.L. 2006. Effects of small additions of Ag, Al and Ga on the structure and properties of the Sn-9Zn eutectic alloy. J. Alloy. Compd., 416: 98-105.
• Das, S.K., Sharif, A., chan, Y.c., Wong, N.B., Yung, W.K.c. 2009. Influence of small amount of Al and Cu on the microstructure, microhardness and tensile properties of Sn-9Zn binary eutectic solder alloy. J. Alloy. Compd., 481: 167-172.
• El-Daly, A.A., Hammad, A.E. 2010. Effects of small addition of Ag and/or Cu on the microstructure and properties of Sn-9Zn lead- free solders. Mater. Sci. Eng., A 527: 5212-5219.
• El-Daly, A.A., Hammad, A.E. 2010. Elastic properties and thermal behavior of Sn-Zn based lead-free solder alloys, J. Alloy. Compd., 505: 793-800.
• Fan, J., Li, X., Su, Y., chen, R., Gou, J., Fu, H. 2011. Dependency of microstructure parameters and microhardness on the temperature gradient for directionally solidified Ti-49Al alloy. Mater. Chem. Phys., 130: 1232-1238.
• Fan, J., Li, X., Su, Y., Guo, J., Fu, H. 2010. Dependency of microhardness on solidification processing parameters and microstructure characteristics in the directionally solidified Ti- 46Al-0.5W-0.5Si alloy. J. Alloy. Compd., 504: 60-64.
• Fan, J., Liu, J., Tian, S., Wu, S., Wang, S., Gao, H., Guo, J., Wang, X., Su, Y., Fu, H. 2015. Effect of solidification parameters on microstructural characteristics and mechanical properties of directionally solidified binary TiAl alloy. J. Alloy. Compd., 650: 8-14.
• Garcia, L.R., Osorio, W.R., Peixoto, L.c., Garcia, A. 2010. Mechanical properties of Sn-Zn lead-free solder alloys based on the microstructure array, Mater. Charact. 61: 212-220.
• Goulart, P.R., Spinelli, J.E., cheung, N., Garcia, A. 2010. The effects of cell spacing and distribution of intermetallic fibers on the mechanical properties of hypoeutectic Al-Fe alloys. Mater. Chem. Phys., 119: 272-278.
• Gündüz, M., Çadırlı, E. 2002. Directional solidification of aluminium-copper alloys. Mater. Sci. Eng., A327: 167-185.
• Hu, X., Li, K., Min, Z. 2013. Microstructure evolution and mechanical properties of Sn0.7Cu0.7Bi lead-free solders produced by directional solidification. J. Alloy. Compd., 566: 239-245.
• Hung, F.Y., Wang, C.J., Huang, S.M., Chen, L.H., Lui, T.S. 2006. Thermoelectric characteristics and tensile properties of Sn-9ZnxAg lead-free solders. J. Alloy. Compd., 420: 193-198.
• Karakurt, F. 2015. Ag katkılı Sn-ağ.% 9 Zn ötektik alaşımının doğrusal katılaştırılması ve fiziksel özelliklerinin incelenmesi. Yüksek Lisans Tezi, Niğde Üniversitesi, 86 s.
• Kaya, H., Çadırlı, E., Böyük, U., Maraşlı, N. 2008. Variation of microindentation hardness with solidification and microstructure parameters in the Al based alloys, Appl. Surf. Sci., 255: 3071- 3078.
• Klasik, A., Sobczak, N., Pietrzak, K., Makowska, K., Wojciechowski, A., Kudyba, A., Sienicki, E. 2012. Relationship between mechanical properties of lead-free solders and their heat treatment parameters. JMEPEG., 21: 620-628.
• Lee, J.E., Kim, K.S., Inoue, M., Jiang, J., Suganuma, K. 2008. Effects of Ag and Cu addition on microstructural properties and oxidation resistance of Sn-Zn eutectic alloy. J. Alloy. Compd., 454: 310-320.
• Liu, H.Y., Li, Y., Jones, H. 1998. Thermal stability of the aZnMg2 Zn11 and aZn-bAl eutectics obtained by Bridgman growth. J. Mater. Sci., 33: 1159-1164.
• Osorio, W.R., Garcia, A. 2002. Modeling dendritic structure and mechanical properties of Zn-Al alloys as a function of solidification conditions, Mater. Sci. Eng. A., 325: 103-111.
• Peng, P., Li, X., Su, Y., Li, J., Guo, J., Fu, H. 2015. Dependence of microhardness on solidification processing parameters and dendritic spacing in directionally solidified Sn-Ni peritectic alloys. J. Alloy. Compd., 618: 49-55.
• Santos, G.A., Neto, C.M., Osorio, W.R. 2007. Garcia, A., Design of mechanical properties of a Zn27Al alloy based on microstructure dendritic array spacing, Mater. Design., 28: 2425-2430.
• Shafiq, I., Chan, Y.C., Wong, N.B., Yung, W.K.C. 2012. Influence of small Sb nanoparticles additions on the microstructure, hardness and tensile properties of Sn-9Zn binary eutectic solder alloy. J.Mater. Sci.-Mater. El., 23: 1427-1434.
• Shalaby, R.M. 2010. Effect of indium content and rapid solidification on microhardness and micro-creep of Sn-Zn eutectic lead free solder alloy. Cryst. Res. Technol., 45: 427-432.
• Song, J.M., Lan, G.F., Lui, T.S., Chen, L.H. 2003. Microstructure and tensile properties of Sn-9Zn-xAg lead-free solder alloys. Scripta Materialia, 48: 1047-1051.
• Şahin, M. 2012. İkili ve üçlü metalik alaşımların doğrusal katılaştırılması ve fiziksel özelliklerinin incelenmesi. Doktora Tezi, Niğde Üniversitesi, 218 s.
• Wenxue, C., Songbai, X., Hui, W., Yuhua, H. 2010. Effects of Ag on properties of Sn-9Zn lead-free solder. Rare Metal Mat. Eng., 39: 1702-1706.
• Yan, Y., Ding, H., Kang, Y., Song, J. 2014. Microstructure evolution and mechanical properties of Nb-Si based alloy processed by electromagnetic cold crucible directional solidification. Mater. Design, 55: 450-455.