Demir esaslı metal tozlarından geleneksel ve mikrodalga sinterleme yöntemleri ile malzeme üretimi ve özelliklerinin karşılaştırılması

Abstract

Toz Metalurjisi prosesinin en önemli kademelerinden biri sinterlemedir. Sinterleme, ham kompaktın ısıtılması ile sıkıştırılmış parçacıkların bağlanarak yoğunlaşma sonucu dayanımın arttığı ısıl işlemdir. Kompaktın nihai özelliklerinin kazandırıldığı bu aşama aynı zamanda enerji ve zamanın en çok tüketildiği prosestir. Son yıllarda yapılan çalışmalar toz metalurjisi kompaktların mikrodalga enerjisi ile sinterlenmesi sonucu bu tüketemin azaltılacağı gibi mekanik özelliklerinin de geliştirilebileceğini göstermiştir. Mikrodalga enerjinin olumlu etkilerine odaklanan bu çalışmada tüm mühendislik malzemelerinde en çok tüketilen demir ve demir alaşımları kullanılmıştır. Bu kapsamda, Fe, farklı oranlarda Cu katkılı Fe-Cu, farklı oranlarda bronz alaşımı katkılı Fe-bronz, 316L, farklı oranlarda Cu katkılı 316L-Cu, farklı oranlarda bronz alaşımı katkılı 316L-bronz kompaktlar geleneksel yolla ve mikrodalga enerjisi ile sinterlenmiştir. Farklı bileşimdeki demir esaslı kompaktlara uygulanan bu iki yöntemin mekanik özelliklere etkisinin belirlenebilmesi için 3-nokta eğme deneyi numuneleri kullanılmıştır. Yapılan karakterizasyon çalışmalarında; boyutlandırma ile hacimsel değişim, civa gözenekölçer ile gözeneklilik miktarı, 3-nokta eğme deneyi ile eğme dayanımı ve çökme miktarı, optik mikroskop ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile mikroyapısal ve morfolojik özellikler ve enerji dağılım spektrometresi (EDS) ile yapıdaki elementel değişimler belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlar, mikrodalga enerjisi ile sinterlenmiş demir esaslı kompaktların mekanik özelliklerinin geleneksel yolla sinterlenmiş kompaktlara göre daha üstün olduğunu göstermiştir Sintering is one of the most important step of Powder Metallurgy. Sintering is a heat treatment where strength is gained as a result of densification by joining of particles via heating compacts. This step where final properties of compacts are gained is also a process that most of energy and time is used. Works done of late years showed that used energy and time can be reduced and mechanical properties can be improved by using microwave energy in sintering of powder metallurgy compacts. Focusing to the effect of microwave energy, iron and iron alloys which are the most common engineered materials are used in this work. In this context, Fe, several amounts of Cu mixed Fe-Cu, several amounts of bronze alloy mixed Fe-bronze, 316L, several amounts of Cu mixed 316L-Cu, several amounts of bronze alloy mixed 316L-bronze compacts are sintered by conventionally and microwave energy. 3-point bending samples are used to determine the effect of these two methods which are applied to iron alloy compacts of several compositions. Volume change by dimension, porosity amount by mercury porosimeter, bending strength and bending amount by 3-point bending test, microstructural and morphological properties by optical microscope and scanning electron microscope (SEM) and elemental change in the structure by energy dispersive spectrometer are determined by characterization studies. The results showed that mechanical properties of iron based compacts by using microwave energy are beter than conventionally sintered ones.