Geri Dön

Toz enjeksiyon kalıplama metoduyla üretilmiş 17-4PH paslanmaz çelik parçalara yapılan iki tip bor ilavesinin mikroyapı ve mekanik özelliklere etkisi

The Effect of two types of added boron on the microstructure and mechanical properties of 17-4PH stainless steel parts produced by powder injection molding

  1. Tez No: 136179
  2. Yazar: ÖZKAN GÜLSOY
  3. Danışmanlar: PROF. DR. SERDAR SALMAN, DOÇ. DR. SUNULLAH ÖZBEK
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2003
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Marmara Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Metal Eğitimi Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Metal Eğitimi Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 200

Özet

ÖZET TOZ ENJEKSİYON KALIPLAMA METODU İLE ÜRETİLMİŞ 17-4PH PASLANMAZ ÇELİK PARÇALARA YAPILAN İKİ TİP BOR İLAVESİNİN MİKROYAPI VE MEKANİK ÖZELLİKLERE ETKİSİ Bu çalışmada; toz enjeksiyon kalıplama metodu kullanılarak üretilen 17-4PH (AISI) paslanmaz çelik parçalan içerisine başlangıç aşamasında katılan amorf bor ve FeB gibi iki farklı bor ilavesinin, mikroyapı ve mekanik özelliklere olan etkisi incelenmiştir. Başlangıç aşamasında kullanılan toz malzemelerin ortalama partikül boyutları ve genel görünümleri tespit edilerek, başlangıç tozlan karakterize edilmiştir. Ağırlıkça %0,25, %0,50, %0,75 ve %1 oranlarında kullamlan amorf bor ve FeB miktarlan, 17-4PH tozlan ile birlikte Turbula tipi kanşüncıda 85 dev/dak. hızmda 8 saat kanştınlmıştır. Elde edilen toz kanşımlan, laboratuar şartlan için imal edilen kanşüncıda 175°C'de 75 dev/dak hızmda 2 saat bağlayıcılarla birlikte kanştınlmıştır. Kullanılan bağlayıcılar polimerik esaslı bağlayıcılar olup, %69 parafin, %10 carnauba mum, %21 polipropilen ve %1 stearik asitden oluşmaktadır. Toz-bağlayıcı kanşunlan hacimce %62,5 toz, %37,5 bağlayıcıdan oluşmaktadır. Toz-bağlayıcı kanşımlan homojen olarak kanşünldıktan sonra 8-1 Omm boyutlarında elde granül haline getirilmiştir. Granül haldeki kanşım laboratuar şartlan için imal edilen enjeksiyon kalıplama cihazında 180°C'de ve 12,5 MPa (125 bar) basınçta kalıplanmıştır. Kalıplanan numuneler MPIF standartlarına göre dizayn edilmiş olan çekme ve darbe deneyi numuneleri şeklindedir. Kalıplanmış numuneler AI2O3 tozlan içerisine gömülerek 900°C'de H2 atmosferi altında ısıl bağlayıcı giderme işlemine tabi tutulmuştur. Bağlayıcı giderme sırasında, bağlayıcı giderme sıcaklıklanna belirli sıcaklıklarda beklenerek çıkılmış ve toplam bağlayıcı giderme süresi yaklaşık olarak 24 saat sürmüştür.Bağlayıcı giderme işlemi sonrasında tüm numuneler vakum ortamında, farklı süre ve sıcaklıklarda sinterlenmiştir. İlavesiz 17-4PH numuneleri 1350°C'de 1 saat sinterlenmiş ve 7,4 gr/cm3 yoğunlukları elde edilmiştir. İlave yapılmış olan numunelerin sinterleme sıcaklıklarının belirlenmesinde DTA deneyleri baz alınmıştır. Sinterleme çalışmaları için seçilen sıcaklıklar DTA eğrilerinden elde edilen sıvı faz oluşum sıcaklıklarının üzerinde seçilmiştir. Amorf bor ilaveli numuneler 1220, 1230, 1240, 1250°C'lerde ve 10, 20, 30, 45 dak. sürelerinde sinterlenmiştir. FeB ilaveli numuneler 1265, 1275, 1285°C'lerde ve 10, 20, 30, 45 dak. sürelerinde sinterlenmiştir. Bu sinterleme çalışmaları sonucunda 6,98 gr/cm3 ile 7,897 gr/cm3 aralığında değişen yoğunluk değerleri elde edilmiştir. Sinterleme sıcaklıkları, sinterleme süreleri ve ilave bor miktarlarına bağlı olarak mekanik özelliklerin, değiştiği gözlemlenmiştir. Sinterleme sonrasında en yüksek çekme mukavemetinin elde edildiği numuneler ısıl işlem uygulamalarına tabi mtulmuştur. Isıl işlem uygulamalarında 1050°C'de 1 saat bekletilerek su verilen numuneler sonrasında 480°C'de 4 saat yaşlandırma işlemine tabi tutulmuştur. Tüm ısıl işlem çalışmaları Ar atmosferi altında gerçekleştiribniştir. Isıl işleme tabi tutulmuş numuneler üzerinde mikroyapı ve mekanik özelliklerin karakterizasyonu gerçekleştirilmiştir. Ayrıca en yüksek mekanik özelliklerin elde edildiği numuneler %53'lük sodyum hipoklorid çözeltisinde korozyon testlerine tabi mrulmuş ve korozyon oluşum biçimi tespit edilmiştir. Maksimum mekanik özelliklerin elde edildiği sinterlenmiş numunelerin ısıl işleme tabi tutulması sonucunda 1350°C'de 60 dak sinterlenmiş ilavesiz numunelerde 976 MPa çekme mukavemeti, %4,4 uzama, 19J darbe mukavemeti ve 34 HRC sertlik değerleri elde edilmiştir. 1250°C'de 30 dak. sinterlenen %0,5 amorf bor ilaveli numunelerde ısıl işlem sonrasında 1520 MPa çekme mukavemeti, %6,6 uzama, 23 J darbe mukavemeti ve 55,1 HRC sertlik değerleri elde edilmiştir. 1285°C'de 45 dak. sinterlenen %1 FeB ilaveli numunelerde ısıl işlem sonrasında 1318 MPa çekme mukavemeti, %6 uzama, 22J darbe mukavemeti ve 50,2 HRC sertlik değerleri elde edilmiştir. Bu sonuçlara göre 17-4PH parçalan içerisinde ilave edilen %0,5 miktarlarmdaki amorf bor ilaveleri çekme mukavemeti değerlerini %55, uzama değerlerini %50, darbe mukavemeti değerlerini %21 ve sertlik değerlerini %62 oranında arttırmıştır. Benzer şekilde %1 miktarlarında ilave edilen FeB ilaveleri VIçekme mukavemeti değerlerini %35, uzama değerlerim %36, darbe mukavemeti değerlerim %15 ve sertlik değerlerini %47 oranında arttırmıştır. Korozyon deneyleri sonrasına ilaveli numunelerin ilavesiz numunelere oranda daha az ağırlık kaybı sergiledikleri görülmüştür. 17-4PH parçalarına yapılan bor ilavelerinin, parçaların mekanik özelliklerin artırılmasının yam sub sinterleme sıcaklığı ve sinterleme sürelerinin azaltılması gibi önemli yararları da olmuştur. Bor ilaveli parçalarda kullamlan sinterleme sıcaklıkları, 17-4PH parçalan için geleneksel olarak kullamlan sinterleme sıcaklıklannm yaklaşık %10'u kadar daha azaltılmıştır. Sinterleme süreleri ise yine geleneksel olarak kullanılan sinterleme sürelerinden yaklaşık olarak %75 daha kısadır. Eylül, 2003 H.Özkan GÜLSOY vn

Özet (Çeviri)

ABSTRACT THE EFFECT OF TWO TYPES OF ADDED BORON ON THE MICROSTRUCTURE AND MECHANICAL PROPERTIES OF 17-4PH STAINLESS STEEL PARTS PRODUCED BY POWDER INJECTION MOLDING In this study, the effect of two different added boron ie. amorphous boron and FeB on the microstructure and the mechanical properties of 17-4PH stainless steel produced by powder injection molding, was investigated. Powder materials used in the experiments were characterized by determination of mean particulate size and morphologies. Amorphous boron and FeB powder, which were added in the ratios of 0,25%, 0,5%, 0,75%, 1% by weight, were mixed together with 17-4PH powder for 8 hours at a speed 85 rpm in a Turbula type mixer. The resultant powder blends were mixed together with binders for 2 hours at a speed of 75 rpm under 175°C in a special mixer. These polymer based binders are comprised of 69% paraffin wax, 10% carnauba wax, 21% polypropylene and 1% stearic acid. Powder-binder blends are comprised of 62,5% powder and 37,5% binder by volume. The powder-binder blends were manually granulated at a size of 8- 10mm after homogeneous mixing. The granulated blend was molded at 180°C under 12,5 MPa pressure special injection molding equipment. The molded samples have the shape of tensile and impact test samples which were designed according to MPIF standards. The resultant samples were subjected to a thermal binder removal operation in AI2O3 powder at 900°C under H2 atmosphere. The binder removal temperature was reached in a stepwise fashion and the total binder removal time was about 24 hours. After the binder removal operation, all samples were sintered under for different duration and temperatures. Base alloys were sintered at 1350°C for 1 hours and a mean density of 7,4 g/cm3 was obtained. Sintering temperatures of boron added samples were determined on the basis of DTA experiments. The determined sintering vmtemperatures were above the liquid phase formation temperatures, which were obtained by DTA curves. Amorphous boron added samples were sintered at 1220, 1230, 1240, 1250°C for 10, 20, 30 and 45 min. duration. FeB added samples were sintered at 1265, 1275 and 1285°C for 10, 20, 30 and 45 min. duration. As a result of this sintering operation density of samples varied between 6,98 g/cm3 and 7,897 g/cm. Depending on sintering temperatures, sintering time and added boron amounts the changes in the mechanical properties were observed. The samples, from which the highest tensile strength were obtained, were subjected to heat treatment. In the heat treatment procedure the samples were solution treated under argon at 1050°C for 1 hour and quenched in water. Fallowing the quenching the samples were aged at 480°C for 4 hours under argon atmosphere. Microstructural and mechanical property characterizations were performed on the heat-treated samples. Besides, the strongest samples were subjected to a corrosion test in a 53% solution sodium bleach and the corrosion formation was determined. Base alloys had a tensile strength of 976 MPa, an extension of 4,4%, an impact strength of 19 J and a hardness value of 34 HRC. The 0,5 boron added samples which was sintered at 1250°C for 30 min. had a tensile strength of 1520 MPa, an extension of 6,6%, an impact strength of 23 J and a hardness value of 55,1 HRC. The 1% Feb added samples, which was sintered at 1285°C for 45 min., had a tensile strength of 1318 MPa, an extension of 6%, an impact strength of 22 J and a hardness value of 50,2 HRC. According the result the addition of 0,5% amorphous boron into the 17-4PH parts has increased the tensile strength by 55%, extension by 50%, impact strength by 21% and hardness value by 62%. Similarly, the addition of 1% FeB into the 17-4PH has increased the tensile strength by 35%, extension by 36%, impact strength by 15% and hardness value by 47%. Added amorphous boron and added FeB samples exhibited less weight loss than base alloy samples following the corrosion tests. Additions of two types of boron into 17-4PH parts not only enhanced mechanical properties but also decreased sintering temperatures and times. Sintering temperatures for boron added parts were decreased by 10% with respect to conventional sintering temperatures of 17-4PH parts. Besides, sintering times were also decreased about 75% with respect conventional sintering times. September, 2003 H.Özkan GÜLSOY DC

Benzer Tezler

  1. Tez No

    540093

    Toz enjeksiyon kalıplama için hazırlanan kobalt esaslı süperalaşım besleme stoklarının reolojik özelliklerinin incelenmesi

    Investigation of the reological characteristics of the cobalt based superalloy powder feed stocks prepared for powder injection molding

    EREN GAYRETLİ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    Metalurji MühendisliğiMarmara Üniversitesi

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HAMİT ÖZKAN GÜLSOY

  2. Tez No

    202910

    Toz enjeksiyon kalıplama metodu ile üretilen metalik esaslı malzemelerin biyokorozyonu

    Biocorrosion of metalic based materials produced by powder injection molding

    MUSTAFA TÜRKMEN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2007

    Teknik EğitimZonguldak Karaelmas Üniversitesi

    Metal Eğitimi Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. HAYRETTİN AHLATCI

  3. Tez No

    180112

    Toz enjeksiyon kalıplama ile üretilmiş Ti-6Al-4V parçalarda işlem, yapı ve özellik ilişkileri

    Relationships between processing, structure and properties at Ti-6Al-4V parts made by powder injection molding

    YAŞAR ÇAKAR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2006

    Metalurji MühendisliğiGazi Üniversitesi

    Metal Eğitimi Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SEDAT ÖZBİLEN

  4. Tez No

    584465

    Analyzing of usage of complex-shaped Cu-W parts produced by metal injection molding process for heat sink for high-performance electronic devices

    Toz enjeksiyon kalıplama yöntemi ile üretilen karmaşık geometrili Cu-W malzemelerin yüksek performanslı elektronik cihazlarda soğutucu olarak kullanabilirliğinin incelenmesi

    ALPER ATAK

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2019

    Metalurji MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ALİ KALKANLI

  5. Tez No

    515797

    Farklı insört malzemeler kullanılarak toz enjeksiyon yöntemi ile kesici takım üretimi

    Cutting tool production by powder injection method using different insert materials

    HARUN KOÇAK

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    Makine MühendisliğiGazi Üniversitesi

    İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ÇETİN KARATAŞ

Geri Dön