Development of dilute copper alloys by Miedema's approach
Miedema yaklaşımı ile seyreltik bakır alaşımlarının geliştirilmesi
- Tez No: 830383
- Danışmanlar: PROF. DR. ALİ ARSLAN KAYA
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Mühendislik Bilimleri, Metallurgical Engineering, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 88
Özet
Bakır ve alaşımları dengeli elektriksel ve termal iletkenlikleri, korozyon dirençleri ve uygun fiyatları vasıtasıyla birçok yüksek teknoloji mühendislik uygulamasında yaygın olarak kullanılmaktadır. Her ne kadar saf Cu çok iyi bir elektriksel iletken olsa da sahip olduğu yetersiz mekanik özellikler günümüz mühendislik uygulamalarının gereksinimlerini karşılayamamaktadır. Mikroyapısal gereksinimler zıt olduğu için, mukavemet ve iletkenlik birlikte iyileştirilemezler ve bu yüzden, bu karmaşık ikilemin üzerinden gelinmesi uzun zamandır arzulanmaktadır. Bu tez çalışmasında, elektrolitik tok bakırın (Cu-ETP), oksijensiz bakırın (Cu-OFC), ve ikili Cu-Ag, Cu-Mg ve Cu-Sn alaşım sistemlerinin yapısal, elektriksel ve mekanik özellikleri irdelenmiştir. Cu-ETP, Cu-OFC, Cu-Ag ve Cu-Mg sistemleri için deneysel numuneler sürekli ekstrüzyon şekil verme prosesi (Conform) ile üretilirken Cu-Sn numunelerine döküm prosedürü sonrası ilave bir işlem uygulanmamıştır. Ayrıca, Cu kafesinde Kısa Mesafeli Düzen (KMD) oluşturmaya meyilli potansiyel çözünen elementlerinin değerlendirilmesi ikili sistemlerin formasyon entalpileri hesaba katılarak yürütülmüştür. Dolayısıyla, Miedema'nın termodinamiksel yaklaşımı bu amaç doğrultusunda benimsenmiş ve hücresel şema bakır için oluşturulmuştur. Optik mikroskop incelemelerine göre, Cu-Ag0.10 numunesinin ortalama tane boyutu Cu-OFC numunesine çok yakın olduğu gözlenirken, Mg eklentisi ile tane boyutunda belirgin bir düşüş gerçekleşmiştir. XRD sonuçları konform ile üretilmiş numunelerin herhangi bir çökelti partikülü olmaksızın sadece tek fazlı katı çözeltiden meydana geldiğini ortaya koymuştur. Yüksek alaşım miktarı, dislokasyon yoğunluğu ve nispeten daha düşük tane boyutu Vickers sertlik değerlerine pozitif etki etmiştir fakat elektriksel iletkenliğin düşmesine de yol açmıştır. Numunelerin elastik modül ve sönümlemeleri Rezonant Frekans ve Sönümleme Tahlil Cihazı (RFDA) ile 25-600 °C arasında ölçülmüştür. Ekstrüzyona uğramış Cu-Mg numunelerinin elastik modül-sıcaklık eğrilerinde 400-500 °C arasında anormal artış meydana gelmiştir ve bu artış difüzyon destekli prosesler vasıtasıyla KMD oluşumuna atfedilmiştir. Sönümleme kapasitesi-sıcaklık eğrilerinde, diğer konform ile üretilmiş numunelerden farklı olarak Cu-OFC numunesinde çok sayıda belirgin karakteristik pik oluşumu gerçekleşmiştir. Cu-Sn1.42 ve Cu-Sn6.30 numunelerinin mikroyapılarında ikincil parçacıklar görülmüştür. Enerji dağılımlı spektroskopi ve geri saçılan elektron taramalı elektron mikroskobu (BSE-SEM) analizleri bu çökeltilerin Sn miktarınca zengin olduğunu gösterdi. Vickers sertlik sonuçları artan Sn alaşım miktarı ile artış sergiledi. Cu-Sn alaşımlarının oda sıcaklığındaki elastisite modülünün, döküm halindeki Cu-OFC numunesinden daha düşük olduğu gözlemlendi ve Cu-Sn alaşımlarının elastisite modülü, sıcaklıkla düz bir çizgi biçiminde, herhangi bir sıcaklık aralığında artış göstermeden lineer azalış sergiledi. Ayrıca, Cu-Sn alaşımlarının sönümleme kapasitelerinde 350°C'ye kadar belirgin bir değişim olmasa dahi, sıcaklığın artmasıyla değerler artış göstermiştir.
Özet (Çeviri)
Copper and its alloys have almost irreplaceable use in many high-technology engineering applications through their balanced electrical and thermal conductivities, corrosion resistance, and affordable prices. Although pure Cu is an excellent electrical conductor, its inherently unsatisfactory mechanical properties cannot meet the requirements of today's engineering applications. The impediment is that strength and conductivity cannot be improved simultaneously due to the contrarious nature of the requirements for these properties, and therefore, overcoming this trade-off dilemma has long been desired. In the present thesis study, the structural, electrical, and mechanical properties of the electrolytic tough pitch Cu (Cu-ETP), oxygen-free Cu (Cu-OFC), and binary Cu-Ag, Cu-Mg, and Cu-Sn alloy systems were investigated. The experimental samples for Cu-ETP, Cu-OFC, Cu-Ag, and Cu-Mg systems were fabricated by continuous casting followed by continuous extrusion forming process (Conform), while Cu-Sn samples were not subjected to further processing after the casting procedure. Also, an assessment of the potential alloying elements that can form Short-Range Order (SRO) in the Cu lattice was made considering the formation enthalpies of binary systems. Thus, Miedema's thermodynamical approach was adopted for this purpose, and the cellular schema was constituted for Cu. A significant decrease in the grain size occurred with Mg addition, whereas the average grain size of the Cu-Ag0.10 was observed to be very close to that of Cu-OFC. XRD results revealed that conform produced samples consisted of only single-phase solid solution without any traces of precipitation. Also, the dislocation densities of the Mg-added samples were higher compared to the other conform processed samples. Higher alloy content, dislocation density, and relatively lower grain size exerted a positive effect on the Vickers hardness results but also expectedly led to a decrease in electrical conductivity. Elastic modulus and internal friction of the samples were measured by Resonant Frequency and Damping Analyser in the temperature range of 25-600°C. Some anomalous increases in the elastic modulus-temperature curves of the conformed Cu-Mg samples occurred between 400-500°C, which was attributed to the formation of SRO through the diffusion-assisted processes. In the internal friction-temperature scans, multiple distinct characteristic peaks were detected for the Cu-OFC, unlike the other conform-produced samples. The secondary phase precipitates were observed in the microstructures of the Cu-Sn1.42 and Cu-Sn6.30. Energy dispersive spectroscopy and back-scattered electron scanning electron microscopy analysis demonstrated that these precipitates are richer in terms of Sn content. Vickers hardness results showed an increment with the increasing amount alloying with Sn. It was observed that the elastic moduli of Cu-Sn alloys were lower than that of as-cast Cu-OFC at room temperature, and the elastic moduli of the Cu-Sn alloys exhibited a linear decrease with temperature as straight lines without any bump at the temperature intervals studied. Also, there were no significant variations in the internal friction readings on the Cu-Sn alloys up to 350°C, while the values raised with further temperature increase.
Benzer Tezler
- Yeni yönetmeliklere göre gıdalarla temasa uygun emaye yüzeylerin geliştirilmesiyeni
Development of food contact safe enamel surfaces according to the new regulations
GİZEM KADAKAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ONURALP YÜCEL
- Taban malzeme ile emaye kaplama arasındaki difüzyon mekanizmasının araştırılması ve düşük metal migrasyonuna sahip emaye geliştirilmesi
Investigation of diffusion mechanisms at substrate enamel interface and development of new enamel surface with low metal migration
ÖZGE IŞIKSAÇAN
Doktora
Türkçe
2020
Besin Hijyeni ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ONURALP YÜCEL
- Kalkopirit cevherinin bakteriyel özütleme yöntemi ile değerlendirilmesi
The Evaluation of chalcopyrite ores with using bacterial leaching process
MOİZ ELNEKAVE
- Gıda renklendiricilerinin tayini için yeni yöntemler geliştirilmesi
Development of novel methods for the determination of food colorants
FATOŞ AYÇA ÖZDEMİR OLGUN
Doktora
Türkçe
2014
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BİRSEN DEMİRATA ÖZTÜRK
- Sülfatlı çözeltilerden bakır ve kobaltın H2S ile çöktürülme kinetiğinin incelenmesi
The Investigation of precipitation kinetics of copper and cobalt by H2S in sulphate based solutions
CEM OKTAYBAŞ