Seçici lazer ergitme teknolojisi ile bakır esaslı malzemelerin geliştirilmesi ve karakterizasyonu - Özkan, Burcu Aslı; Uzunsoy, Deniz; Bursa Teknik Üniversitesi İleri Teknolojiler Anabilim Dalı (Bursa, 2025)
Eklemeli imalat yöntemleri, teknolojideki ilerlemeler sayesinde özellikle geleneksel yöntemlerle üretiminde zorluk yaşanan karmaşık yapılı parçaların üretilmesi için alternatif bir yöntem olmaya başlamıştır. Bu teknoloji grubuna ait proseslerden, Seçici Lazer Ergitme prosesiyle (SLE), pek çok metal malzeme başarılı bir şekilde üretilebilmektedir. Yüksek termal ve elektriksel özelliklerinin yanında iyi mekanik özelliklere de sahip olan bakır (Cu) ve alaşımlarının da bu prosesle üretilmesi konusunda yapılan çalışmalar dikkat çekmektedir. Saf bakır, yüksek termal iletkenlik ve yüksek yansıtma özellikleri nedeniyle SLE ile proses edilmesi zor bir malzemedir. Proses parametrelerinin optimizasyonu, yüksek lazer enerji yoğunluğunda veya kısa dalga boylarında lazerler ile çalışılması, alaşımlama ve bakırın yüzeyinin kasıtlı olarak oksitlenmesi gibi uygulamalar yeterli enerji yoğunluğu sağlanarak tozun eritilebilmesi için çalışılan konular arasındadır. İstatistiksel bir yaklaşımla saf bakırın proses parametrelerinin optimize edilmesi, (remelting) çift tarama stratejisinin uygulanması ve tribolojik özelliklerinin incelenmesine yönelik az sayıda çalışma yapılmıştır. Ayrıca, CuCrZr alaşımının, çift tarama stratejisi ve ısıl işlem uygulanarak mekanik, elektriksel, termal, tribolojik ve korozyon özellikleri üzerindeki etkilerinin incelenmesi konularında da yapılan çalışmalar kısıtlıdır. Bu çalışmada, saf Cu tozunun SLE teknolojisi grubuna ait yerli yazıcı Ermaksan ENA 250 ile proses parametrelerinin belirlenmesi amacıyla Taguchi deney metodu ve ANOVA analiz yöntemi kullanılmış; istatistiksel bir yaklaşımla optimum proses parametreleri belirlenmiştir. Parametrelerin yapısal, mekanik ve tribolojik özellikler üzerindeki etkileri incelenerek literatüre yeni bir katkı sağlanmıştır. Taguchi deney metodu ile katman kalınlığı, lazer ışın çapı ve tarama mesafesi gibi parametrelerin önemi ortaya konmuş; her bir parametrenin yoğunluk üzerindeki katkısını belirlemek için ANOVA analiz yöntemi kullanılmıştır. Çalışmada, tozun erimesine katkı sağlanması ve katmanlar arası metalurjik bağlanmanın iyileştirilmesi amacıyla yüksek enerji yoğunluğunda çalışılmış ve çift tarama (remelting) yöntemi uygulanmıştır. Saf bakır için sekiz farklı parametre matrisi uygulanarak optimum parametreler belirlenmiştir. Bu parametrelerin yoğunluk, mikroyapı, sertlik, aşınma direnci, üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Özellikle lazer ışın çapının saf bakırın yoğunluğu üzerindeki etkisi, bu çalışmayı diğer çalışmalardan ayıran bir unsurdur. Elde edilen sonuçlar, katman kalınlığının yoğunluk üzerinde en etkili parametre olduğunu, lazer ışın çapı ve tarama mesafesinin etkisinin ise oldukça sınırlı kaldığını göstermiştir. Ayrıca, yüksek mekanik özellikleri ile birlikte üstün elektriksel ve termal iletkenliğe sahip CuCrZr alaşımının proses parametrelerinin optimizasyon çalışması yapılmıştır. CuCrZr alaşımının SLE prosesiyle üretilerek ve ısıl işlem uygulanarak; mekanik, elektriksel, termal, tribolojik ve korozyon özellikleri üzerindeki etkilerinin incelenmesi konularında çalışılmıştır. Çift tarama stratejisi uygulanarak beş farklı parametre matrisinden oluşan bir ön çalışma ile yüksek enerji yoğunluğunda çalışılmış ve lazer enerji yoğunluğu ile bağıl yoğunluk, sertlik, mikroyapı, tribolojik özellik ilişkisi incelenmiştir. Ön çalışmadan türetilen on altı farklı parametre seti ile optimum parametreler belirlenmiş ve optimum parametrelerle üretilen numunelere doğrudan yaşlandırma prosesi uygulanarak yaşlandırma prosesinin etkileri incelenmiştir. SLE prosesiyle üretim sonrası oldukça iyi seviyede sertlik, çekme dayanımı, yüksek sıcaklıkta çekme dayanımı ve basma dayanımı elde edilmiştir. Uygulanan yaşlandırma ısıl işlemi sonrasında tüm özelliklerin iyileştiği gözlenmiştir. Ayrıca, dikey ve yatay yönde çekme testi numuneleri de üretilerek; yön farkının çekme dayanımı üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Çekme dayanımının üretim yönüne bağlı olarak değiştiği belirlenmiştir. Çalışmada kullanılan CuCrZr alaşım tozu ve SLE yazıcı, yerli üretimdir ve bu durum ülkemiz adına önemli bir kazanımdır. Çalışmanın nihai hedefi, uydu fırlatma sistemleri için sıvı yakıtlı roket motoru yanma odası prototipinin üretilmesidir. Sonuç olarak, CuCrZr alaşım tozu başarıyla üretilmiş ve SLE prosesiyle optimum proses parametreleri belirlenmiştir. Yanma odası prototipinin üretimine başlanmış olup, performans analizleri başka bir projenin konusu olarak devam ettirilecektir. Çalışma, özellikle yüksek termal ve mekanik özelliklerin istenen kompleks yapılı ürünler için umut vaat etmektedir.
Tez (Doktora) -Bursa Teknik Üniversitesi Lisansüstü Eğitim Enstitüsü,2025
Kaynakça :130-142 sayfa
Keywords: Saf bakır; Anova