Yıl: 2022 Cilt: 12 Sayı: 1 Sayfa Aralığı: 47 - 58 Metin Dili: Türkçe DOI: 10.7212/karaelmasfen.987530 İndeks Tarihi: 29-07-2022

Sıcak Presleme Yöntemi ile Üretilen Cu-Cr Alaşımlarının Sertlik ve Elektriksel İletkenlik Özellikleri Üzerine Mekanik Alaşımlama Süresinin Etkisi

Öz:
Yapılan bu çalışmada ağırlıkça %0,5 krom takviyeli bakır partiküllerin mekanik alaşımlama yöntemi ile farklı alaşımlama süreleri kullanılarak alaşımlandırılması ve üretilen tozların sıcak pres yöntemiyle yoğunlaştırılması çalışmaları yer almaktadır. Mekanik alaşımlama parametreleri olarak 10:1 bilye:toz oranı, 400 dev/dk dönüş hızı seçilmiştir süreler ise değişken olarak 0, 0,5, 1, 2 ve 4 saat olacak şekilde belirlenmiştir. Sıcak presleme parametreleri tüm deneylerde sabit olarak kullanılmıştır ve 500 ⁰C ve 600 MPa olarak belirlenmiştir. Yapılan deneyler neticesinde başlangıçta küresel ve düzensiz morfolojiye sahip tozların 0,5 saat mekanik alaşımlama işlemi sonrasında pulsu benzeri morfolojiye sahip olduğu belirlenmiştir. Ayrıca yapılan deneyler sonucunda en yüksek spesifik yüzey alanı 1 saat mekanik alaşımlama işlemi neticesinde elde edilmiştir ve 0,0667 m2/g olarak ölçülmüştür. Bu çalışma kapsamında üretilen kompakt numunelerin en düşük ve en yüksek sertlik değerleri sırasıyla mekanik alaşımlama işlemi uygulanmamış ve 1 saat mekanik alaşımlama işlemine tabii tutulmuş numunelere aittir ve 71,97 HB ve 99,12 HB olarak ölçülmüştür. En yüksek elektriksel iletkenlik değeri de 4 saat mekanik alaşımlama işlemine tabii tutulmuş numuneye aittir ve 91,27 %IACS olarak ölçülmüştür. Yapılan bu çalışma ile mekanik alaşımlama işlem parametrelerinden biri olan sürenin parçacıkların morfolojisi ve boyutu ile kompakt malzemenin mikroyapısı ve fiziksel ve mekanik özellikleri üzerine etkileri belirlenmiştir.
Anahtar Kelime: Toz Metalurjisi Sıcak Presleme Krom Mekanik Alaşımlama Bakır

The Effect of Mechanical Alloying Time on the Hardness and Electrical Conductivity Properties of Cu-Cr Alloys Produced by Hot Pressing Method

Öz:
This study concentrated on alloying 0.5% chromium reinforced copper particles by weight by mechanical alloying method according to different alloying times and intensifying the produced powders by hot press method. 10:1 ball:powder ratio and 400 rpm rotation speed were selected as mechanical alloying parameters and the times were determined as 0, 0.5, 1, 2 and 4 hours as variable. Hot pressing parameters were used as constant in all experiments and were determined as 500 ⁰C and 600 MPa. As a result of the experiments, it was determined that the powders with initially spherical and irregular morphology had a flake-like morphology after 0.5 hours of mechanical alloying. In addition, as a result of the experiments, the highest specific surface area was obtained after 1 hour of mechanical alloying and was measured as 0.0667 m2/g. The lowest and highest hardness values of the compact samples produced within the scope of this study belong to the samples that were not mechanically alloyed and subjected to 1 hour mechanical alloying, respectively, and were measured as 71.97 HB and 99.12 HB. The highest electrical conductivity value belongs to the sample subjected to mechanical alloying process for 4 hours and it was measured as 91.27% IACS. In this study, the effects of time, which is one of the mechanical alloying process parameters, on the morphology and size of the particles, the microstructure and physical and mechanical properties of the compact material were determined.
Anahtar Kelime: Chromium

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık
0
0
0
  • Baksan, B., Celikyurek, I., Torun, O. 2020. Secondary Aging Effects in Copper-Chromium Alloy. The Eurasia Proceedings of Science, Technology, Engineering & Mathematics (EPSTEM), 2020, The Eurasia Proceedings of Science Technology Engineering and Mathematics, 11:154-158, Antalya. Erişim: https://dergipark.org.tr/tr/pub/epstem/issue/58065/838204
  • Bochvar N.R., Rybalchenko O.V., Shangina D.V., Dobatkin S.V. 2019. Effect of equal-channel angular pressing on the precipitation kinetics in Cu-Cr-Hf alloys. Mater. Sci. Eng. A, 757:84-87. https://doi.org/10.1016/j.msea.2019.04.073.
  • Braunovic, M., Konchits, V.V., & Myshkin, N.K. 2007. Electrical Contacts: Fundamentals, Applications and Technology. 1. Baskı, CRC Press, Boca Raton, 672 pp. https://doi.org/10.1201/9780849391088.
  • Canakci, A., Varol, T. 2014. Microstructure and properties of AA7075/Al–SiC composites fabricated using powder metallurgy and hot pressing. Powder Technol., 268:72-79. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2014.08.016.
  • Chapman, D. 2015. Copper in Electrical Contacts, Copper Development Association Publication No:223, 4-20. Erişim: http://copperalliance.org.uk/uploads/2018/02/tn-23-copperin-electrical-contacts-pdf.pdf
  • Çanakçı, A., Çuvalcı, H., Varol, T., Erdemir, F., Özkaya, S., Yalçın E.D. 2014. Microstructure and Abrasive Wear Behavior of CuSn10–Graphite Composites Produced by Powder Metallurgy. Powder Metall. Met. Ceram. 53:275-287. https://doi.org/10.1007/s11106-014-9614-2.
  • Fang, Q. ve Kang, Z. 2015. An investigation on morphology and structure of Cu–Cr alloy powders prepared by mechanical milling and alloying. Powder Technol., 270:104-111. https:// doi.org/10.1016/j.powtec.2014.10.010
  • Gale, W.F. ve Totemeier, T.C. 2003. Smithells metals reference book. 8. Edition, Elsevier, 2080 pp.
  • Gao, N., Huttunen-Saarivirta, E., Tiainen, T. ve Hemmilä, M. 2003. Influence of prior deformation on the age hardening of a phosphorus-containing Cu–0.61wt.%Cr alloy, Mater. Sci. Eng. A, 342,1:270-278. https://doi.org/10.1016/S0921- 5093(02)00306-4
  • Ghorbani A., Sheibani S., Ataie A. 2018. Microstructure and mechanical properties of consolidated Cu-CrCNT nanocomposite prepared via powder metallurgy. J. Alloys Compd., 732:818-827. https://doi.org/10.1016/j. jallcom.2017.10.282.
  • Guerrero-Paz, J. 2014. Ductile Powders Mechanically Alloyed in an Effective Way. Adv Mat Res., 976:119-123. https://doi. org/10.4028/www.scientific.net/AMR.976.119
  • Güler, Ö. ve Evin, E. 2009. The investigation of contact performance of oxide reinforced copper composite via mechanical alloying. J. Mater. Process. Technol., 209,3, 1286- 1290. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2008.03.034
  • Güler, O., Varol, T., Alver, Ü., Çanakçı, A. 2019. The effect of flake-like morphology on the coating properties of silver coated copper particles fabricated by electroless plating. J. Alloy Compd., 782:679-688. https://doi.org/10.1016/j. jallcom.2018.12.229.
  • Güler, O., Varol, T., Alver, Ü., Kaya, G., Yıldız, F. 2021. Microstructure and wear characterization of Al2O3 reinforced silver coated copper matrix composites by electroless plating and hot pressing methods. Mater. Today Commun., 27. https:// doi.org/10.1016/j.mtcomm.2021:102205.
  • Holm, R. 1981. Electric contacts: theory and application. https:// doi.org/10.1007/978-3-662-06688-1
  • Lahiri, I. ve Bhargava, S. 2009. Compaction and sintering response of mechanically alloyed Cu–Cr powder, Powder Technol., 189,3:433-438. https://doi.org/10.1016/j. powtec.2008.07.003
  • Meng A., Nie J., Wei K., Kang H., Liu Z., Zhao Y. 2019. Optimization of strength, ductility and electrical conductivity of a Cu–Cr–Zr alloy by cold rolling and aging treatment. Vacuum, 167:329-335. https://doi.org/10.1016/j. vacuum.2019.06.027.
  • Mesina, M., de Jong, T., Kattentidt, H. ve Dalmijn, W. 2002. Non-ferrous metals characterisation and identification using an electromagnetic sensor, Proc. R’02 congress; recovery recycling re-integration, Geneva, Switzerland, pp. 335-340.
  • Neikov, O.D., Naboychenko, S.S. ve Murashova, I.B. 2019. Handbook of Non-Ferrous Metal Powders (Second Edition), Chapter 19 - Production of Copper and Copper Alloy Powders, O.D. Neikov, S.S. Naboychenko, and N.A. Yefimov editors, Elsevier, Oxford, pp. 571-614. https://doi. org/10.1016/B978-1-85617-422-0.00016-1
  • Patra, S. ve Mondal, K. 2014. Densification behavior of mechanically milled Cu–8 at% Cr alloy and its mechanical and electrical properties. Prog. Nat. Sci., 24,6:608-622. https://doi. org/10.1016/j.pnsc.2014.10.006
  • Rooy, E. ve Linden. 1990. Properties and Selection: Nonferrous Alloys and Special-Purpose Materials. In: ASM Metals Handbook. Ohio, pp. 2372-2373.
  • Schubert Th., Trindade B., Weißgärber T., Kieback B. 2008. Interfacial design of Cu-based composites prepared by powder metallurgy for heat sink applications. Mater. Sci. Eng. A, Volume 475(1-2):39-44. https://doi.org/10.1016/j. msea.2006.12.146.
  • Shen, D., Zhu, Y.J., Yang, X. ve Tong, W.P. 2018. Investigation on the microstructure and properties of Cu-Cr alloy prepared by in-situ synthesis method. Vacuum, 149:207-213. https:// doi.org/10.1016/j.vacuum.2017.12.035
  • Shkodich, N., Rogachev, A., Vadchenko, S., Moskovskikh, D., Sachkova, N., Rouvimov, S., Mukasyan. 2014. Bulk Cu–Cr nanocomposites by high-energy ball milling and spark plasma sintering. J. Alloy. Compd., 617:39-46. https://doi. org/10.1016/j.jallcom.2014.07.133
  • Slade, P.G. 2017. Electrical contacts: principles and applications, CRC press, pp. 794-835.
  • Suryanarayana, C. 2001. Mechanical alloying and milling. Prog. Mater. Sci., 46,1-2:1-184. https://doi.org/10.1016/S0079- 6425(99)00010-9
  • Varol, T., Aksa, H. C. ve Güler, O. 2020. Katmanlı Parçacıklar Kullanılarak Üretilen Bakır Esaslı Malzemelerin Karakterizasyonu . K.F.B.D. , 10 (2):346-359. https://doi. org/10.31466/kfbd.777263
  • Varol, T.(a), Akçay, S. , Güler, O. 2021. Akımsız kaplama yöntemi ile Cu-Ag bimetal parçacıkların üretimi ve karakterizasyonu. GUFBED, 11:586-596. https://doi. org/10.17714/gumusfenbil.770725
  • Varol, T.(b), Güler, O., Akçay, S.B. ve Aksa, H.C. 2021. The effect of silver coated copper particle content on the properties of novel Cu-Ag alloys prepared by hot pressing method. Powder Technol., 384:236-246. https://doi.org/10.1016/j. powtec.2021.02.020
  • Wang, J., Wu, S., Suo, X.-K., and Liao, H. 2019. Chapter 2 - The Processes for Fabricating Nanopowders. In Micro and Nano Technologies, G.-J. Yang and X. Suo [eds.], Advanced Nanomaterials and Coatings by Thermal Spray. pp.13–25. https://doi.org/10.1016/b978-0-12-813870-0.00002-4
  • Zhao, Q., Shao, Z., Liu, C.J., Jiang, M.F., Li, X., Zevenhoven, R., and Saxen, H. 2014. Preparation of Cu–Cr alloy powder by mechanical alloying. J. Alloy. Compd., 607:118–124. https:// doi.org/10.1016/j.jallcom.2014.04.054.
  • Zheng, Z., Li, X.-j., Gang, T. ve Du, C.-X. 2009. CuCr bulk alloy produced by mechanical alloying and explosive compaction. T. Nonferr. Metal. Soc., 19:626-629. https://doi. org/10.1016/S1003-6326(10)60121-5
  • Zuo, K., XI, S., & Zhou, J. 2009. Effect of temperature on mechanical alloying of Cu-Zn and Cu-Cr system. T. Nonferr. Metal. Soc., 19(5): 1206–1214. https://doi.org/10.1016/s1003- 6326(08)60430-6
APA Çolak H, AKÇAY S, Varol T, GÜLER O, AKSA H (2022). Sıcak Presleme Yöntemi ile Üretilen Cu-Cr Alaşımlarının Sertlik ve Elektriksel İletkenlik Özellikleri Üzerine Mekanik Alaşımlama Süresinin Etkisi. , 47 - 58. 10.7212/karaelmasfen.987530
Chicago Çolak Hamza,AKÇAY Serhatcan Berk,Varol Temel,GÜLER Onur,AKSA Hüseyin Can Sıcak Presleme Yöntemi ile Üretilen Cu-Cr Alaşımlarının Sertlik ve Elektriksel İletkenlik Özellikleri Üzerine Mekanik Alaşımlama Süresinin Etkisi. (2022): 47 - 58. 10.7212/karaelmasfen.987530
MLA Çolak Hamza,AKÇAY Serhatcan Berk,Varol Temel,GÜLER Onur,AKSA Hüseyin Can Sıcak Presleme Yöntemi ile Üretilen Cu-Cr Alaşımlarının Sertlik ve Elektriksel İletkenlik Özellikleri Üzerine Mekanik Alaşımlama Süresinin Etkisi. , 2022, ss.47 - 58. 10.7212/karaelmasfen.987530
AMA Çolak H,AKÇAY S,Varol T,GÜLER O,AKSA H Sıcak Presleme Yöntemi ile Üretilen Cu-Cr Alaşımlarının Sertlik ve Elektriksel İletkenlik Özellikleri Üzerine Mekanik Alaşımlama Süresinin Etkisi. . 2022; 47 - 58. 10.7212/karaelmasfen.987530
Vancouver Çolak H,AKÇAY S,Varol T,GÜLER O,AKSA H Sıcak Presleme Yöntemi ile Üretilen Cu-Cr Alaşımlarının Sertlik ve Elektriksel İletkenlik Özellikleri Üzerine Mekanik Alaşımlama Süresinin Etkisi. . 2022; 47 - 58. 10.7212/karaelmasfen.987530
IEEE Çolak H,AKÇAY S,Varol T,GÜLER O,AKSA H "Sıcak Presleme Yöntemi ile Üretilen Cu-Cr Alaşımlarının Sertlik ve Elektriksel İletkenlik Özellikleri Üzerine Mekanik Alaşımlama Süresinin Etkisi." , ss.47 - 58, 2022. 10.7212/karaelmasfen.987530
ISNAD Çolak, Hamza vd. "Sıcak Presleme Yöntemi ile Üretilen Cu-Cr Alaşımlarının Sertlik ve Elektriksel İletkenlik Özellikleri Üzerine Mekanik Alaşımlama Süresinin Etkisi". (2022), 47-58. https://doi.org/10.7212/karaelmasfen.987530
APA Çolak H, AKÇAY S, Varol T, GÜLER O, AKSA H (2022). Sıcak Presleme Yöntemi ile Üretilen Cu-Cr Alaşımlarının Sertlik ve Elektriksel İletkenlik Özellikleri Üzerine Mekanik Alaşımlama Süresinin Etkisi. Karaelmas Fen ve Mühendislik Dergisi, 12(1), 47 - 58. 10.7212/karaelmasfen.987530
Chicago Çolak Hamza,AKÇAY Serhatcan Berk,Varol Temel,GÜLER Onur,AKSA Hüseyin Can Sıcak Presleme Yöntemi ile Üretilen Cu-Cr Alaşımlarının Sertlik ve Elektriksel İletkenlik Özellikleri Üzerine Mekanik Alaşımlama Süresinin Etkisi. Karaelmas Fen ve Mühendislik Dergisi 12, no.1 (2022): 47 - 58. 10.7212/karaelmasfen.987530
MLA Çolak Hamza,AKÇAY Serhatcan Berk,Varol Temel,GÜLER Onur,AKSA Hüseyin Can Sıcak Presleme Yöntemi ile Üretilen Cu-Cr Alaşımlarının Sertlik ve Elektriksel İletkenlik Özellikleri Üzerine Mekanik Alaşımlama Süresinin Etkisi. Karaelmas Fen ve Mühendislik Dergisi, vol.12, no.1, 2022, ss.47 - 58. 10.7212/karaelmasfen.987530
AMA Çolak H,AKÇAY S,Varol T,GÜLER O,AKSA H Sıcak Presleme Yöntemi ile Üretilen Cu-Cr Alaşımlarının Sertlik ve Elektriksel İletkenlik Özellikleri Üzerine Mekanik Alaşımlama Süresinin Etkisi. Karaelmas Fen ve Mühendislik Dergisi. 2022; 12(1): 47 - 58. 10.7212/karaelmasfen.987530
Vancouver Çolak H,AKÇAY S,Varol T,GÜLER O,AKSA H Sıcak Presleme Yöntemi ile Üretilen Cu-Cr Alaşımlarının Sertlik ve Elektriksel İletkenlik Özellikleri Üzerine Mekanik Alaşımlama Süresinin Etkisi. Karaelmas Fen ve Mühendislik Dergisi. 2022; 12(1): 47 - 58. 10.7212/karaelmasfen.987530
IEEE Çolak H,AKÇAY S,Varol T,GÜLER O,AKSA H "Sıcak Presleme Yöntemi ile Üretilen Cu-Cr Alaşımlarının Sertlik ve Elektriksel İletkenlik Özellikleri Üzerine Mekanik Alaşımlama Süresinin Etkisi." Karaelmas Fen ve Mühendislik Dergisi, 12, ss.47 - 58, 2022. 10.7212/karaelmasfen.987530
ISNAD Çolak, Hamza vd. "Sıcak Presleme Yöntemi ile Üretilen Cu-Cr Alaşımlarının Sertlik ve Elektriksel İletkenlik Özellikleri Üzerine Mekanik Alaşımlama Süresinin Etkisi". Karaelmas Fen ve Mühendislik Dergisi 12/1 (2022), 47-58. https://doi.org/10.7212/karaelmasfen.987530