Alümina takviyeli bakır kompozitlerin üretimi ve karakterizasyonu

Abstract

Bu çalışmada toz metalurjisi yöntemiyle üretilen Cu-Al2O3 kompozitlerinin mikroyapı, mekanik ve elektriksel özelliklerine matris tane boyutu, takviye miktarı ve sinterleme sıcaklığının etkisinin incelenmesi amaçlanmıştır. Bu doğrultuda iki farklı partikül boyutunda (10µm ve 40µm) Cu tozuna değişik oranlarda (ağ. %1, 3, 5 ve 7) Al2O3 partikülleri (0.3µm toz boyutunda) takviye edilmiş bakır kompozit tozları hazırlanarak, maksimum 200 MPa basınç uygulanması suretiyle preslenmiş, sonrasında kompozit kompaktlar sırasıyla 875, 925 ve 975ºC olmak üzere üç farklı sıcaklıkta 2 saat grafit tozuna gömülü halde sinterlenmiştir. Sinterleme sonrası numuneler yoğunluğun arttırılması için 700 MPa yük uygulanarak sıcak olarak dövülmüştür. Elde edilen kompozitler metalografik, mekanik ve elektriksel olarak sırasıyla optik mikroskop, SEM-EDS, mikrosertlik ve elektiksel iletkenlik ölçüm cihazları yardımıyla karakterize edilmiştir. Kompozitlerin relatif yoğunlukları Arscimed Prensibi' ne göre ölçülmüştür.Sonuçlar incelendiğinde üretilen bütün kompozitlerde takviye fazının matris içerisinde tane sınırlarında homojen olarak dağıldığı görülmüştür. Her üç sinterleme sıcaklığı ve tüm takviye miktalarında, kompozitlerin relatif yoğunluğunun % 90' nın üzerinde olduğu belirlenmiştir. Takviye miktarının artışıyla tüm sinterleme sıcaklıklarında kompozitlerin elektriksel iletkenlikleri azalırken sertlikleri artmıştır. Genel olarak, en yüksek sertlik ve en iyi iletkenlik değerleri 925ºC' de 2 saat sinterlenen 40 µm bakır tane boyutlu kompozitlerden elde edilmiştir.Anahtar kelimeler: Cu-Al2O3 kompozit, sertlik, elektriksel iletkenlik, sinterleme sıcaklığı

In this study, It is aimed to investigate the effects of the grain size of matrix, amount of reinforcement and sintering temperatures on the microstructure, mechanical an electrical properties of the Cu-Al2O3 composites produced by powder metallurgy method. Therefore, copper composite powders were prepared by using copper powders with two different particule size of 10 and 40 µm reinforced by various amounts (1%, 3%, 5% and 7% wt) of Al2O3 particles with the size of 0.3 µm. Then, this powder mixtures were pressed with a maximum pressure of 200 MPa and then composite compacts sintered at the temperatures of 875, 925 and 975ºC, respectively, for 2 hours into the graphite powders. After sintering, composites were pressed by using load of 700 MPa at elevated temperature in order to increase the density. The mechanical, metallographical and electrical characterization of composites were performed by using optical microscope, SEM-EDS, microhardness and electrical conductivity measurement equipments, respectively. The relative densities of test materials were measured by Arscimed method.Results showed that Al2O3 particles were homogenously dispersed into the copper matrix by taking place of copper grain boundries. The relative densities of the composites were measured above the per cent of 90 for all sintering temperatures and amounts of reinforcement. The increase of the amount of reinforcement resulted in increasing of the hardness and decreasing of the electrical conductivity of the composites at all sintering temperatures. Generally, it was determined that composites sintered at 925 ºC for 2 hours with the copper size of 40 micron have the highest hardness and the best electrical conductivity values.Key Words: Cu-Al2O3 composites, hardness, electrical conductivity, sintering temperature