SAC METAL ŞEKİLLENDİRME KALIPLARINDA KULLANILAN BİZMUT-KALAY DÖKÜM ALAŞIMLARININ MEKANİK ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ

Öz

Bu çalışmada, prototip sac metal kalıpçılığında kullanıma uygun ötektik ve ötektik civarı (ötektikaltı ve ötektiküstü) Bi-Sn alaşımlarının mekanik özellikleri incelenmiştir. Üretilen bu alaşımların mekanik özelliklerini belirlemek üzere alaşımlara sertlik, çekme ve basma testleri uygulanmıştır. Ötektiküstü alaşımlarda Bi artışı ile sertlik artarken, ötektikaltı alaşımlarda sertlik Bi artışı ile azalmıştır. Maksimum sertlik değeri %60 Bi içeren ötektikaltı alaşımda elde edilmiştir. Alaşımların çekme mukavemetleri ise genel itibariyle Bi artışıyla azalmıştır. En yüksek çekme mukavemeti değeri, %51 Bi oranındaki ötektiküstü alaşımda elde edilmiştir. Ötektiküstü alaşımların uzama oranları genel itibariyle ötektikaltı alaşımlardan daha yüksektir. Maksimum uzama oranı ise ötektik alaşımda elde edilmiştir. Diğer taraftan, alaşımların basma mukavemetleri Bi oranı ile azalmıştır. En yüksek basma mukavemeti değeri de, %51 Bi oranındaki ötektiküstü alaşımda elde edilmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Sac Metal Şekillendirme Kalıpları,Bizmut-Kalay Alaşımları,Mekanik Özellikler

Investigation of Mechanical Properties of Bismuth-Tin Cast Alloys Used In Sheet Metal Forming Dies

Öz

In this study, mechanical properties of eutectic and near eutectic (hypoeutectic and hypereutectic) Bi-Sn alloys for use in prototype sheet metal die were investigated. In order to determine the mechanical properties of these alloys, hardness, tensile and compression tests were performed. Hardness in hypereutectic alloys increased with increasing the amount of Bi while hardness in hypoeutectic alloys decreased with increasing the amount of Bi. Maximum hardness was obtained in the hypoeutectic alloy containing 60% (wt.) Bi. Tensile strength of the alloys generally decreased with increasing the amount of Bi. The highest tensile strength was obtained in the hypereutectic alloy containing 51% (wt.) Bi. Elongation values of the hypereutectic alloys are generally higher than that of the hypoeutectic alloys. Maximum elongation was obtained in the eutectic alloy. On the other hand, the compression strength of the alloys decreased with increasing the amount of Bi. The highest compression strength was also obtained in the hypereutectic alloy containing 51% (wt.) Bi.

Anahtar Kelimeler

• Sheet Metal Forming Dies,Bismuth-Tin Alloys,Mechanical Properties

Kaynakça

1. Baker, H., editor (1992) ASM Handbook—Volume 3:Alloy Phase Diagrams (Materials Park, OH: ASM Int.).
2. Braga M.H., Vizdal J., Kroupa A., Ferreira J., Soares D., Malheiros L.F. (2007) The experimental study of the Bi–Sn, Bi–Zn and Bi–Sn–Zn systems, Computer Coupling of Phase Diagrams and Thermochemistry, 31, 468–478. doi:10.1016/j.calphad.2007.04.004
3. Çelik İ., Karakoç F., Çakır M.C. & Duysak A. (2013) Hızlı Prototipleme Teknolojileri ve Uygulama Alanları, Dumlupınar Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 31, 53-70.
4. Demirci A.H. (2004) Malzeme Bilgisi ve Malzeme Muayenesi, Alfa Yayınevi.
5. Ichikawa K., Ishizuka S. (1990) Microstructures and Tensile Properties of Rheocast Al-Cu, Bi-Sn and Bi-Pb Eutectic Alloys, Materials Transactions, JIM, 1, 75-82. doi: 10.2320/matertrans1989.31.75
6. Morris Jr. J.W., Freer Goldstein J.L. & Mei Z. (1993) Microstructure and Mechanical Properties of Sn-In and Sn-Bi Solders, JOM, 45(7), 25-27. doi:10.1007/BF03222376
7. Osório W.R., Peixoto L.C., Garcia L.R., Mangelinck-Noël N., Garcia A. (2013) Microstructure and mechanical properties of Sn–Bi, Sn–Ag and Sn–Zn lead-free solder alloys, Journal of Alloys and Compounds, 572, 97-106. doi: 10.1016/j.jallcom.2013.03.234
8. Özuğur B. (2006) Hızlı Prototipleme Teknikleri ile Kompleks Yapıdaki Parçaların Üretilebilirliklerinin Araştırılması, Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü.

9. Silva B.L., Reinhart G., Nguyen-Thi H., Mangelinck-Noël N., Garcia A., Spinelli J.E. (2015) Microstructural development and mechanical properties of a near-eutectic directionally solidified Sn–Bi solder alloy, Materials Characterization, 107, 43-53. doi:10.1016/j.matchar.2015.06.026
10. Yin L., Murray B.T. & Singler T.J. (2006) Dissolutive Wetting in the Bi-Sn System, Acta Materialia, 54, 3561–3574. doi:10.1016/j.actamat.2006.03.032
11. Yost F.G., & O’toole E.J. (1998) Metastable and Equilibrium Wetting States in the Bi-Sn System, Acta Materialia, 46(14), 5143–5151. doi:10.1016/S1359-6454(98)00146-3