Cu esaslı B4C katkılı kompozitlerde B4C oranı ve deney parametrelerinin abrasif aşınma davranışına etkisi

Abstract

Bakır, yüksek iletkenliği ve iyi işlenebilirliği nedeniyle yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak düşük çekme dayanımı, düşük sertlik değeri ve zayıf aşınma direnci nedeniyle kullanımında bazı sınırlamalar vardır. Bu deneysel çalışma ile bakırın özellikle sertlik ve aşınma direncinin geliştirilmesi ve yeni nesil bakır esaslı bir kompozit malzeme üreterek, bazı mekanik özelliklerinin araştırılması amaçlanmıştır. Bu çalışmanın ilk aşamasında toz metalurjisi tekniği ile, saf Cu içerisine farklı oranlarda B4C katkılanarak kompozit malzemeler üretilmiştir. İkinci aşamada kompozit numuneler üzerinde sertlik ölçümleri ve abrasif aşınma deneyleri gerçekleştirilmiştir. Deneylerden elde edilen veriler, çalışmanın farklı aşamalarında kompozit numunelerden çekilen SEM ve optik metal mikroskobu görüntüleriyle birlikte değerlendirilmiştir. Deney ve ölçmelerden elde edilen verilere göre; saf bakır içerisine takviye edilen B4C takviyenin etkisiyle kompozit yapının yoğunluğu azalarak yer yer gözenekli bölgeler meydana gelmiştir. B4C takviye elemanının oranındaki artışla doğru orantılı olarak kompozit numunelerin sertlik değerlerinde kayda değer artışlar olmuştur. Saf bakır malzemeye göre B4C katkılı kompozit numunelerin abrasif aşınma dirençleri önemli ölçüde yükselmiştir. Ancak abrasif aşınma deneylerinden elde edilen aşınma kayıplarında, deney yükü, kayma hızı, kayma süresi gibi farklı deney parametrelerinin etkisi sınırlı kalmıştır. Sıra dışı ve tutarsız bazı deney sonuçları gözlenmiş olup bu durumun, kompozit yapının düşük homojenitesine ve B4C takviye elemanı topaklanmasıyla birlikte oluşan poroziteyle ilişkili olduğu değerlendirilmiştir. Abrasif aşınma dayanımı üzerinde en etkili faktörün B4C takviye oranı olduğu sonucuna varılmıştır.

Copper is widely used because of its high conductivity and good machinability. However, there are some limitations in its use due to its low tensile strength, low hardness value and poor wear resistance. With this experimental study, it was aimed to improve the hardness and wear resistance of copper and to investigate some mechanical properties by producing a new generation copper-based composite material. In the first stage of this study, composite materials were produced by adding B4C at different rates into pure Cu with powder metallurgy technique. In the second stage, hardness measurements and abrasive wear tests were carried out on the composite samples. The data obtained from the experiments were evaluated together with the SEM and optical metal microscope images taken from the composite samples at different stages of the study. According to the data obtained from experiments and measurements; With the effect of B4C reinforcement reinforced into pure copper, the density of the composite structure decreased and porous regions were formed in places. In direct proportion to the increase in the ratio of B4C reinforcement element, there were significant increases in the hardness values ​​of the composite samples. Compared to pure copper material, the abrasive wear resistance of B4C added composite samples increased significantly. However, the effect of different test parameters such as test load, sliding speed and sliding time on the wear losses obtained from the abrasive wear tests was limited. Some unusual and inconsistent test results were observed, which was considered to be related to the low homogeneity of the composite structure and the porosity associated with the agglomeration of the B4C reinforcing element. It was concluded that the most effective factor on the abrasive wear resistance was the B4C reinforcement ratio.