Mekanik Alaşımlama Yöntemi İle Demir Ve Bakırın Alaşımlanması

Öz

Bu çalışmada katı ve sıvı durumda birbirleri içerisinde çözünemeyen Fe-Cu sisteminin mekanik alaşımlama ile alaşımlandırabilme özellikleri incelenmiştir. Bu amaçla %90Fe- %10Cu ve %80Fe-%20Cu oranlarında, ortalama 45 mikron boyutunda Fe-Cu tozları mekanik alaşımlama cihazında, çelik bilyeler ile 3 saat süreyle alaşımlandırılmıştır. Daha sonra 15x15 boyutlarındaki kalıpta 500 MPa’la preslenerek, mikrodalga sinterleme fırınında 800o C’de 45 dakika süreyle sinterlenmiştir. Daha sonra sinterlenmiş ve ham numune yoğunlukları ölçülmüştür. Sinterlenmiş numunelerin, optik ve SEM mikroskopunda metalografik incelemeler yapılarak alaşımlama özelikleri belirlenmiştir. Ayrıca Brinell sertlik değerleri ölçülerek alaşım oranlarının sertlik özelliklerine etkileri belirlenmiştir. Bu çalışmada, birbirleri içerisinde karışmayan bu sebeple geleneksel yöntemlerle alaşımlanmayan Fe-Cu sistemlerinin mekanik olarak alaşımlanması ve alaşım yapabilme yeteneklerinin iki farklı kimyasal oran üzerinden mikroyapı, sertlik ve yoğunluk değerlerine bakılarak irdelenmesi hedeflenmiştir.

Anahtar Kelimeler

• toz metalurjisi
• denge dışı alaşımlar
• mekanik alaşımlama

Iron And Copper Alloy By Mechanical Alloying Method

Öz

In this study, the alloying properties of the Fe-Cu system, which cannot be dissolved in each other in solid and liquid state, were investigated by mechanical alloying. For this purpose, Fe-Cu powders of 90 %Fe-10 %Cu and 80 %Fe-20 %Cu with an average size of 45 microns were alloyed with steel balls in a mechanical alloying device for 3 hours. It was then pressed with 500 MPa in a mold of 15x15 dimensions and sintered at 800o C for 45 minutes in a microwave sintering oven. It was then sintered and green densities were measured. The alloying properties of the sintered samples were determined by performing metallographic examinations under optical and SEM microscopes. In addition, by measuring the Brinell hardness values, the effects of alloy ratios on hardness properties were determined.In this study, it is aimed to mechanically alloy Fe-Cu systems that are not mixed together and therefore not alloyed by traditional methods and to examine the alloying capabilities by looking at microstructure, hardness and density values over two different chemical ratios.

Anahtar Kelimeler

• powder metallurgy
• non-equilibrium materials
• mechanical alloying

Kaynakça

1. [1] Suryanarayana, C., Ivanov, E., & Boldyrev,V., The science and technology of mechanical alloying. Materials Science and Engineering: A, 304–306, 151–158, (2001).
2. [2] Sundaresan, R., & Froes, F. H.,Mechanical Alloying. Journal of Metals , 39(8):22–27,(1987).
3. [3] MA, E., Alloys created between immiscible elements. Progress in Materials Science, 50(4):413–509,(2005).
4. [4] Suryanarayana, C., Chapter 4 Mechanical alloying. Non-Equilibrium Processing of Materials, 49–85,(1999).
5. [5] Chen, H. S., & Miller, C. E., A Rapid Quenching Technique for the Preparation of Thin Uniform Films of Amorphous Solids. Review of Scientific Instruments, 41(8):1237–1238,(1970).
6. [6] Milli,A., Mekanik Alaşımlama Yöntemi ile (B4C + FeTi) Takviyeli Fe Esaslı Kompozit Üretimi (Yüksek Lisans Tezi), Namık Kemal Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Tekirdağ,(2017).
7. [7] Shingu, P. H., & Ishihara, K. N., Non-equilibrium Materials by Mechanical Alloying (Overview). Materials Transactions, JIM, 36(2):96–101,(1995).
8. [8] Oleszak, D., Mechanical Alloying - a Novel Method for Synthesis and Processing of Materials. Acta Physica Polonica A, 96(1):101–112,(1999).

9. [9] Pelit, Y., Mekanik Alaşımlama Yöntemi İle Alüminyum Esaslı Metalik Köpük Üretilebiriliğinin Araştırılması (Yüksek Lisans Tezi), Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara,(2012).
10. [10] Avar, B. ı. ş., Şimşek, T., & Göğebakan, M., Mekanik Alaşımlama ile Üretilen Nanokristal Fe60Al30Cu10 (at.%) Tozların Yapısal ve Mekanik Özellikleri. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji, 7(1):184– 192,(2019).
11. [11] Gilman, P. S., & Benjamin, J. S., Mechanical Alloying. Annual Review of Materials Science, 13(1): 279–300,(1983).
12. [12] KURT, A., & ALGAN, İ. B., Investigation of Sinterbonding of Cu and Fe Couple Produced by Powder Metallurgy Method, Sarajevo, Bosnia and Herzegovina,(2017).
13. [13] Chang, I., & Zhao, Y., Advances in Powder Metallurgy: Properties, Processing and Applications (Woodhead Publishing Series in Metals and Surface Engineering) (1st ed.). Woodhead Publishing,(2013).
14. [14] Ma, E., Atzmon, M., & Pinkerton, F. E., Thermodynamic and magnetic properties of metastable FexCu100−xsolid solutions formed by mechanical alloying. Journal of Applied Physics, 74(2), 955–962,(1993).
15. [15] Eckert, J., Holzer, J. C., & Johnson, W. L., Thermal stability and grain growth behavior of mechanically alloyed nanocrystalline Fe‐Cu alloys. Journal of Applied Physics, 73(1):131–141,(1993).
16. [16] Jiang, J. Z., Gente, C., & Bormann, R., Mechanical alloying in the Fe–Cu system. Materials Science and Engineering: A, 242(1–2): 268–277,(1998).
17. [17] Mojtahedi, M., Goodarzi, M., Aboutalebi, M. R., Ghaffari, M., & Soleimanian, V., Investigation on the formation of Cu–Fe nano crystalline super-saturated solid solution developed by mechanical alloying. Journal of Alloys and Compounds, 550, 380–388,(2013).
18. [18] Frattini, R., Mulas, G., Enzo, S., & Cowlam, N., A study of nanocrystalline binary Fe80Cu20 and multicomponent Fe81Cu1Si9B6Nb3 alloys prepared by mechanical alloying. Nanostructured Materials, 9(1–8): 513–518,(1997).
19. [19] Hoganas Handbook for Sintered Components. (n.d.). Höganäs.