B4c partikül takviyeli bakır matrisli elektrik iletken kompozit üretimi

Abstract

Bu çalışmada takviye oranı ve boyutunun Cu-B4C kompozitlerin mekanik ve elektriksel özelliklerine etkisi incelenmiştir. Kullanılan numuneler toz metalürjisi yöntemiyle üretilmiştir. Matris malzemesi olarak 60 µm boyutundaki Cu tozları ve takviye malzemesi olarak iki farklı boyuttaki (7 ve 60 µm) B4C tozları kullanılmıştır. Cu matris ağırlıkça %0, %1, %3 ve %5 oranlarında B4C tozları ile takviye edilmiştir. Hazırlanan toz karışımları 250 bar yük altında preslenip 750 Cᵒ sıcaklıkta 2 saat süreyle sinterlenmiştir. Sinterleme sırasında oksitlenmenin engellenmesi için numuneler grafit tozuna gömülmüştür. Elde edilen kompozitlerin elektriksel ve mekanik özellikleri belirlenmiştir. Bu amaçla ilk olarak kompozitlerin optik, SEM-EDS ve XRD analizleri yapılmıştır. Daha sonra yoğunluk, elektriksel iletkenlikleri, sertlik ve aşınma dayanımları belirlenmiştir. Takviye edilen partiküllerin matris içerisinde tam olarak homojen dağılmadığı görülmüştür. Kompozit numunelerde az miktarda oksitlenme meydana gelmiştir. Takviye işlemine bağlı olarak kompozitlerin sertlikleri önemli ölçüde artmıştır. Kompozit numunelerdeki elektriksel iletkenlikler takviyesiz numune ile kıyaslandığında genel olarak düşüktür. İletkenlikteki azalma da oksitlenmeden dolayı düzenli değildir. 60 µm boyutundaki takviye partiküllerinin kullanıldığı kompozitlerin aşınma oranları 7 µm partikül boyutuna sahip olanlardan daha iyi sonuçlara sahiptir. Sonuç olarak, en uygun sonuçlar 60 µm boyutundaki B4C tozları ile ağırlıkça %1 oranında takviye edilerek hazırlanan numunelerden elde edilmiştir.

In this study, the effect of the reinforcement rate and size on mechanical and electrical properties of Cu-B4C composites was investigated. The used samples were produced through powder metallurgy method. Copper powders with 60 µm particle size were used as the matrix material and B4C powders with two different particle size (7 and 60 µm) were used as the reinforcement material. The Cu matrix was reinforced with B4C powders at ratios of 0, 1, 3 and 5 % by weight. The prepared powders mixtures were pressed with a load of 250 bar and sintered at 750 C˚ for 2 h. The samples were embedded in graphite to prevent the oxidation during sintering. The electrical and mechanical properties of the obtained composites were determined. For this purpose, optical, SEM-EDS and XRD analyses of composites were done. Then, the density, electrical conductivity, hardness and wear rates of the composites were determined. It was seen that the reinforced particles was not completely homogeneous in matrix. A small amount of the oxidation was occurred at the composite samples. Depending on the reinforcement process, the hardness of the composites significantly increased. Compared with unreinforced samples, the electrical conductivity of the composites was generally low. Also, decreasing in the conductivity were not regular due to the oxidation. The wear rates of the composites that were used reinforcement particles with 60 µm particle size has better results than those with 7 µm particle size. As a result, the best suitable results were obtained from the samples that reinforced with 60 µm B4C powders at ratio of 1% by weight.