Titanyum Matrisli Titanyum Karbür Takviyeli Kompozit Üretimi Ve Karakterizasyonu

Abstract

Toz metalurjisi (T/M), çeşitli metal işleme teknolojileri arasında en farklı üretim tekniğidir. Yüksek kaliteli ve karmaşık parçaların ekonomik olarak üretilebilmesi, toz metalurjisini cazip kılmaktadır. T/M farklı boyut, şekil ve paketlenme özelliğine sahip metal tozlarını sağlam, hassas ve yüksek performanslı parçalara dönüştürür. Bu işlem; presleme ve daha sonra parçacıkların sinterleme yolu ile ısıl bağlanması basamaklarını içerir. T/M nispeten düşük enerji tüketimine, yüksek malzeme kullanımına ve düşük maliyete sahip otomatikleşmiş işlemleri verimlice kullanır. Sahip olunan bu özellikler ile T/M verimlilik, enerji ve hammadde gibi günümüz kaygılarını ortadan kaldırır. Bunların sonucu olarak, T/M konusu sürekli gelişmekte ve geleneksel metal şekillendirme operasyonlarının yerini almaktadır. Bu çalışmada toz metalurjisi yöntemi (soğuk presleme ve sinterleme) ile titanyum karbür takviyeli titanyum matrisli kompozit üretilmesi amaçlanmıştır. Kompozit üretimi iki farklı yöntemle gerçekleştirilmiştir. Geleneksel yöntem olarak tanımlanan proseste titanyum (82 ağ. %) ve grafit (18 ağ %) toz karışımından önce kütlesel titanyum karbür elde edilmiş, daha sonra titanyum karbür ve titanyum toz karışımı kullanılarak titanyum matrisli kompozit üretilmiştir. İkinci yöntem ise reaktif sinterleme olarak tanımlanmıştır. Bu yöntemde titanyum (82 ağ. %) ve grafit (18 ağ %) toz karışımı hazırlandıktan sonra bu karışıma titanyum tozları ilave edilerek kompozit üretimim gerçekleştirilmiştir. Geleneksel ve reaktif sinterleme teknikleri ile üretilen kompozitlerin karakterzasyonu, yoğunluk ve sertlik ölçümleri ile mikroyapı incelmeleri ile ve aşınma ve korozyon testleri ile yapılmıştır.

Powder metallurgy (P/M) method is a different production technique between the various metal handling technologies. The samples which are complicated shaped and have the high quality can be produced economically via powder metallurgy. P/M transforms the metal powders which have the different dimension, shape and packing features to high performance, hard and accurate materials. There are two steps in powder metallurgy method. These steps are milling and sintering of the mixed powder. P/M is a method which has a low energy consumption, high material usage and low cost. For that reason, P/M is an ongoing method and taking the traditional metal handling methods’ place. In this study titanium carbide reinforced titanium matrix composites were produced by powder metallurgy method (i.e. cold pressing and sintering). Two different routes (namely conventional sintering and reactive sintering) were followed in fabrication of the composites. For the conventional sintering route composites were fabricated from the mixture of titanium and titanium carbide powders. Titanium carbide powders were produced via sintering of titanium (82 wt %) and graphite (18 wt %) mixture compacts as the first step of conventional sintering route. Reactive sintering route was mainly consisted of direct sintering of titanium and graphite mixtures. As the first step, titanium (82 wt %) and graphite (18 wt %) powders were mixed. As the second step, titanium powders were added to this mixture. In the scope of this thesis, composites fabricated via conventional and reactive sintering routes were characterized by density and hardness measurements, microstructural survay and wear and corrosion tests.