Titanyum ve bakır malzemelerin difüzyon kaynak yöntemi ile birleştirilebilirliğinin araştırılması

Abstract

Bu çalışmada, Ti-6Al-4V ile bakır malzeme, sabit basınç (3 MPa), dört farklı kaynak sıcaklık (825, 850, 875 ve 890 °C) ve üç farklı bekleme süresi (15, 30 ve 60 dak.) kullanılarak argon atmosferi altında difüzyon kaynak yöntemi ile birleştirilmiştir. Kaynaklı birleştirmelere, arayüzey dayanımının belirlenebilmesi için sertlik ve kesme testi uygulanmıştır. Ayrıca, birleştirilmiş Ti-Cu kaynaklı bağlantıların arayüzeyinde meydana gelen reaksiyon bölgesinin mikroyapı özellikleri, optik ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanılarak analiz edilmiştir. Analizlerde, reaksiyon bölgesinden çizgisel ve/veya bölgesel analizler yapılarak bu bölgelerin EDS grafikleri ve difüzyon haritaları çıkarılmıştır.Kaynaklı numunelere yapılan kesme testleri sonucunda, artan sıcaklık ve süre ile birlikte kesme mukavemetin arttığı belirlenmiştir. Yapılan sertlik ölçümleri sonucunda en yüksek sertlik değerinin titanyum malzemeden ara bölgeye doğru arttığı, ara bölgeden bakır bölgesine doğru ise sertlik değerinin giderek azaldığı tespit edilmiştir.Yapılan EDS analiz çalışmalarında, kaynaklı numunelerde sıcaklık ve süreye bağlı olarak farklı reaksiyon bölgelerinin oluştuğu tespit edilmiştir. Tespit edilen reaksiyon bölgelerinde oluşan yapıların, Ti-Cu denge diyagramından faydalanarak ßCu4Ti, Cu2Ti, Cu3Ti2, Cu4Ti3, CuTi, CuTi3 ve ?Ti intermetalik bileşikleri olabilecekleri düşünülmektedir.Anahtar Sözcükler : Titanyum, bakır, difüzyon kaynağı, EDS analizi, kesme testi, sertlik ve mikroyapı.

In this study, Ti-6Al-4V and copper were joined through diffusion welding method under argon shielding. The joining were carried out at different welding temperatures (825, 850, 875 and 890 °C) under a constant pressure of 3 MPa. Three different holding times (15, 30 and 60 min) were employed. The welded joints were subjected to hardness and shearing tests in order to determine their interfacial strength. In addition, microstructural properties of the joined interface were examined using optical and scanning electron microscope (SEM). EDS graphs and diffusion maps of the interface were obtained by carrying out line and elemental analyses.The shearing tests revealed that increasing welding temperature and holding time increased the shearing strength of joined parts. The hardness tests indicated that hardness values increased with increasing distance from titanium to the interface and decreased with increasing distance from the interface to the copper.EDS analyses showed that different reaction areas took place in the welded parts depending on the temperature and holding time. The formed structures in the reaction areas were determined with the help of Ti-Cu equilibrium diagram. It is though that they can be ßCu4Ti, Cu2Ti, Cu3Ti2, Cu4Ti3, CuTi, CuTi3 and ?Ti intermetallics.Key Words: Titanium, copper, diffusion welding, EDS analysis, shearing tests, hardness and microstructure.