WC Seramik Esaslı Ni Katkılı Kompozitlerin Difüzyon Kaynağı Kabiliyetinin Araştırılması

Öz

Bu çalışmada, Ni kaplanmış WC tozlarından üretilen (WC)Ni kompozit ve kaplanmamış WC-Ni tozlardan oluşturulan (WC)Ni/(WC)Ni ve WC-Ni/WC-Ni numune çiftleri difüzyon kaynağı ile birleştirme için kullanılmıştır. Difüzyon kaynağı Ar atmosferi altında önceden yüklenmiş sıkıştırma sistemi ile yapılmıştır. Bağlama basıncı ve sıcaklığı değiştirilerek difüzyon kaynaklı çiftler elde edimiştir.. Difüzyon kaynaklı çiftlerin çekme makaslama testi için Schimadzu 100kN üniversal çekme makinesi kullanılmıştır. Çekme makaslama testi sonuçları, akımsız nikel kaplanmış WC(Ni) kompozit difüzyon çiftinin diğer difüzyon çiftine kıyasla en iyi çekme makaslama dayanımına 35,4 MPa sahip olduğunu göstermiştir. 200 ila 400HV arasında değişen sertlik değerleri belirlenmiştir. Çalışma da elde edilen kompozitlerin ve difüzyon kaynaklı numunelerin mikro yapısal incelenmesi ve kaynak ara yüzeyinde oluşan parçacıkları analiz etmek için SEM ve XRD analiz sisteminlerinden yararlanılmıştır.

Anahtar Kelimeler

• Difüzyon Kaynağı
• malzeme özellikleri
• toz metalürjisi
• elektrik akımsız Ni kaplama verim

Investigation of Diffusion Welding Capability of WC Ceramic Based Ni Doped Composites

Öz

In this study, sample pairs of (WC) Ni / (WC) Ni and WC-Ni / WC-Ni formed from (WC) Ni composites produced from Ni coated WC powders and uncoated WC-Ni / powders were used for diffusion welding. Diffusion welding was carried out by preloaded compression system under Ar atmosphere. Diffusion welding was obtained by changing bonding pressure and temperature. Schimadzu 100kN universal tensile machine was employed for tensile shear testing of diffusion welded couples. The tensile shear test results showed that electroless nickel coated WC(Ni) composite diffusion couples yielded best tensile shear load bearing capacity 35,4 MPa compared to other diffusion couples. Hardness values ranging from 200 to 400HV were determined. SEM and XRD analysis systems were used to analyze the microstructural analysis of the composites and diffusion welded samples obtained in the study and to analyze the particles formed at the weld interface.

Anahtar Kelimeler

• Diffusion bonding
• mechanical specification
• powder metallurgy
• electroless nickel plating

Kaynakça

1. [1] Pul M. and Baydaroğlu V., “Investigation of mechanical properties of B4C/SiC additive aluminum based composites and modeling of their ballistic performances”, Politeknik Dergisi, 23(2): 383-392, (2020).
2. [2] Ghosh M. and Chatterjee S., “Diffusion bonded transition joints of titanium to stainless steel with improved properties” Materials Science and Engineering A, 358:. 152-158, (2003).
3. [3] Ounaies M., Harchay M., Dammak F. and Daly B. H. " “Humidity diffusion through composite material under hydrostatic pressure” The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 105: 1757–1764 (2019).
4. [4] Keskin, M.S., Kejanlı H., Bingöl S., “Farklı Alüminyum Alaşımların Difüzyon Kaynak Yöntemi ile Birleştirilmesi ve Mekanik Özelliklerinin İncelenmesi” DÜMF Mühendislik Dergisi 10(1): 203-210, (2019).
5. [5] Eslami S, Taheri-Behrooz F, Taheri F., “Effects of aging temperature on moisture absorption of perforated GFRP” Adv Mater SciEng 1524–1535, (2012).
6. [6] Youssef, G., Fréour, S., Jacquemin, F., “Stress-dependent moisture diffusion in composite materials” Journal of Composite Materials, 43(15): 1621-1637, (2009).
7. [7] Nguyentat, T., ”Diffusion Bonding – An Advance Material Process For Aerospace Technology” Material Science Forum 23–28, (2000).
8. [8] Aydın, M., “Gözenekli Seramik Malzeme İle Paslanmaz Çeliğin Difüzyon Kaynak yöntemiyle Birleştirilmesi” Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Der.,23(3): 595-599 (2008).

9. [9] Zhang, Y., Feng, D., Zhi-yong, H., Xi-chun, C., “Progress in Joining Ceramics to Metals” Journal of Iron and Steel Research. 13 (2): 01−05, (2006).
10. [10] Aydın, M., Şan, O. ve Özgür, C., Difüzyon kaynağı bağlantısı ile kartuş seramik filtre üretimi, TÜBİTAK 106M147, Kütahya, (2007).
11. [11] Freeman R., “New welding techniques for aerospace engineering, Welding and Joining of Aerospace”, Materials Woodhead Publishing Series in Welding and Other Joining Technologies, 3-24 (2012).
12. [12] Sinnott, S.B. and Dickey, E.C., “Ceramic/metal interface structures and their relationship to atomic and meso-scale properties”, Materials Science and Engineering, 43(1-2): 15, 1-59, (2003).
13. [13] Çelik, S., Ay, İ., “Diffusion welding and application under protective gas”, İ J. Of engineering and environmental Science, 163-70 (1996).
14. [14] Ozcan, Ç., “Investigation of Welding Methods Used in Ship Construction”, Marmara Univ., Mechanical Eng. Istanbul (2001).
15. [15] Ratzi, R., et al., “Joining of PM by Stelland Conventional Steel, Euro PM 97, Proce. Of Advance Structural PM Component Production, 158-164, October 15-17, Munich, Germany. (1997).
16. [16] Kurt, A., et al., 1996.Powders of Pure ferrite pressed P / M particle”,. G.Ü., 595-602, Ankara. (1996).
17. [17] Kurt, A., et al., “Investigation of Diffusion Welding Parameters”, PM 97, Proce. Of Advance Structural PM Component Production, 219-227, October 15-17, Munich, Germany, (1997).
18. [18] Mogilevsky P. Werner A., Dudek H.J.. “Application of diffusion barriers in composite materials”, Materials Science and Engineering A, 242: 235–247 (1998).
19. [19] Welding handbook, 7th ed. Vol. 3, ”ResistanceAnd Solid State Welding And Other joining Processes”
20. [20] Kejanlı, H, Avcı, M. (2018). T/M yöntemiyle üretilmiş Mg-Ti alaşımının difüzyon kaynağı ile birleştirilmesine aratabakanın etkisi. Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mühendislik Dergisi, 9 (1): 279-289, (2018).
21. [21] Avşar, E, Durlu, N, Ataş, A , Bozacı, C , Özdural, H . “Demir Esaslı Toz Metal Parçaların Sinterleme İle Birleştirilmesi.” Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 25 (4) ,713-718 (2010).
22. [22] Erden, M, Odabaşı, Ç , Feri̇k, F , Kuyupınar, Ö . “Toz Metalurjisi İle Üretilen Alaşımsız Çeliğe Bakır İlavesinin Mikroyapı Mekanik Özellikleri Üzerine Etkisinin Araştırılması”, İleri Teknoloji Bilimleri Dergisi, 7 (1) : 68-74, (2018).
23. [23] Subaşi M., Koçak H., Safarian A., Karataş Ç., “Investigation of functional core-rim composite part production by inserted powder injection moulding”, Materials Science and Technology, 36(3):293-298 (2020).
24. [24] Kurt A., Uygur I., Ates H., “Effects of Temperature on the Weldability of Powder Metal Parts Joined by Diffusion Welding, Materials Science Forum 546-549 (2007).
25. [25] Chowdhury S.H., Chen D.L., Bhole S.D., Cao X., Wanjara P., “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, (2013).