Seramik partikül takviyeli yüksek iletken bakır kompozitlerin geliştirilmesi

Abstract

ÖZET Bu proje çalışmasında, hazır ve semente bakır tozları, farklı partikül boyutlarındaki seramik karakterli SiC ile takviye edilmişlerdir. Başlangıçta, hazır bakır tozlarından Cu-SiC kompoziti sırasıyla 900, 950, 1000 °C sıcaklıklarında 2 saat süre ile grafit tozuna gömülü halde sinterlenerek üretilmişlerdir. Sinterleme sonrası test numunelerinin Archimed Prensibi’ ne göre ölçülen relatif yoğunlukları, 88.41 ile 96.45; sertlikleri 104-110 HB; elektriksel iletkenlikleri ise 87.1 ile 45.4 % IACS arasında değişmektedir. Optik ve SEM incelemeleri sonucu SiC partiküllerinin bakır tanelerinin etraflarında yer aldığı ve hakim bileşenlerin Cu, SiC olduğu tespit edilmiştir. Projede öngörülen semente Cu-SiC kompozitleri ise 700 °C’ de 2 saat süreyle grafit ortamında sinterlenerek üretilmişlerdir. Sinterlemeden sonra 125 kN’ luk yük ile sıcak olarak preslendi. Test numunelerinin Archimed Prensibi’ ne göre ölçülen relatif yoğunlukları, 1µm’ luk SiC için 96.82 ile 90.93; 5µm’ luk SiC için, 97.01 ile 94.04; 30µm’luk SiC için, 97.3 ile 94.82; mikrosertlikleri her üç SiC boyutu için sırasıyla, 144-159; 149-170; 157-180 HV; elektriksel iletkenlikleri ise yine her üç SiC boyutu için, sırasıyla 80.17-57.76; 81.03-62.07; 81.48-68.45 % IACS arasında değiştiği gözlenmiştir. Optik ve SEM incelemeleri sonucu kompozit numunelerdeki takviye SiC partiküllerinin matriks içerisindeki dağılımı nispeten homojen olup, SiC partikülleri Cu matriks tane sınırlarında yer almıştır. XRD incelemelerinde ise kompozit bünye içerisinde hakim faz olan Cu, SiC’ nin yanı sıra eser miktarda Cu2O tespit edilmiştir. Anahtar Kelimeler: Sementasyon, elektriksel iletkenlik, relatif yoğunluk, sertlik, SiC, kompozit

ABSTRACT In this project, commercial and cemented copper powders are reinforced with SiC which has different particle sizes. At the beginning, Cu-SiC composite is manufactured from commercial copper powders by sintering at 900-950-1000 °C for 2 h in embedded graphite powders. After sintering, the relative densities measured according to Archimedes’ principle were between 88.41 and 96.45; the hardness and electrical conductivities of test materials were determined between 104-110 HB; 87.1 and 45.5 %IACS, respectively. As a result of OM and SEM examinations it was found that SiC particles were located to boundaries of copper grains and Cu and SiC were detected as dominant phases. As for, cemented Cu-SiC composites proposed in project were produced by sintering at 700°C for 2 h in embedded graphite powders. Following sintering, test materials were immediately hot pressed with an axial load of 125kN. It was observed that the relative densities of test materials measured in terms of Archimedes’ principle are 98.82 and 90.93 for SiC with 1 μm particle size; 97.01 and 94.04 for SiC with 5μm particle size; 97.3 and 94.82 for SiC with 30μm particle size; the hardness of test materials changed between 144-159 HV for SiC with 1μm particle size;149-170 HV for SiC with 5μm particle size and 157-180 HV for SiC with particle sizes of 30 μm and the electrical conductivities of test materials ranged from 80.17 to57.76 for SiC with 1μm particle size; 81.03 to 62.07 for SiC with 5μm particle size and 81.48 to 68.45 % IACS for SiC with 30μm particle size. Optical and SEM studies revealed that SiC particles are partly dispersed in copper matrix and SiC particles are mainly located at grain boundaries. The presence of Cu, SiC and Cu2O phases were confirmed by XRD analysis technique. Keywords: Cementation, electrical conductivity, relative density, hardness, SiC, composite.