Sürekli şerit döküm ile amorf yapının eldesi

Abstract

İçinde bulunduğumuz yüzyılda başdöndürücü bir hıza ulaşan teknolojik gelişmelerin bir çoğu malzeme özellikleriyle sınırlanmakta ve her geçen gün malzeme bilimince çözüm bekleyen problemler ve isteklerin sayısı çoğalmaktadır. Hafiflik, yüksek mukavemet ve ömür değerleri yüksek iletkenlik bu isteklere verilebilecek örneklerden bazılarıdır. Böylece, malzeme biliminin çalışma şekli de değişmekte ve değişik malzeme cinsleri geliştirmek kadar mevcut malzemelerin özelliklerinin iyileştirilmesi de araştırmalarda ağırlık kazanmaktadır. Tane sınırlarının ortadan kalkması ve homojen yapıya ulaşılması ile malzeme özelliklerinde çok belirgin iyileşmelerin elde edildiği amorf yapı da araştırma ve geliştirme çalışmaları için önemli bir konu haline gelmiştir. Bu yapıyı elde etmek üzere uygulanan hızlı katılaşma işlemi ise bunun dışında ayrıca, yeni bazı fazların elde edilmesi ve katı eriyik sınırlarının arttırılması gibi sonuçları da sağlamaktadır. Amorf yapıya ulaşmak üzere hızlı katılaşmanın uygulandığı çok çeşitli üretim yöntemlerinden bir tanesi de sürekli şerit döküm yöntemidir. Metal şerit üretiminde işlem kademelerinin sayısını azaltması bakımından önem taşıyan sürekli şerit üretim sisteminde hızlı katılaşmanın da birlikte uygulanmasıyla özellikle elektrik endüstrisinin kullanımına sunulacak malzemelerin üretiminde önemli bir aşama gerçekleştirilmektedir. Bu çalışmada da amaç hızlı katılaştırma ile amorf yapıya sahip sürekli şerit dökümün gerçekleştirilmesidir. Bu amaç doğrultusunda kurulmuş deney tesisatında, bir pota içerisinde ergitilen metal hızlı katılaşmayı sağlamak üzere bir inert gaz vasıtası ile oluşturulan basınçla yüksek ısıl iletkenliğe sahip elektrolitik bakır tanbur üzerine üflenmektedir. Deney tesisatı ayrıca, değişik devir sayıları ile çalışma imkanı sağlayan bir şanzuman ve sıcaklık kontrol cihazları ile donatılmıştır. Deney tesisatının kurulması sırasında yapılan çalışmaların bir bölümü, oksidasyonun ortadan kaldırılabilmesi ve yüksek sıcaklıklara çıkılabilmesi açısından özellikle önem taşıyan seramik pota üretimini kapsamaktadır. Deneylerde kullanılan metal malzemeler, ergime sıcaklıklarının düşük olmasından dolayı seçilen Pb ve ötektik (Pb-Sn) alaşımlarıdır. Deneyler sonunda mikro yapı incelemesi yapma olanağı bulunamadığı için hızlı katılaştırma amacının ne ölçüde gerçekleştiği açıklığa kavuşturulamamış ancak, sürekli şerit döküm elde edilerek pota delik çapı ve tanbur devir sayısı gibi faktörlerin işlemi ne şekilde etkilediği incelenmiştir.

In this century, most of the technological developments have been limited by properties of material and day-by-day the problems and desires, which expect to be solved by material science, have been increasing. Lightness, high strength and duration values and high conductivity are some of these desires. Consequently, research topics for material science have been changing and improving the properties of available materials has been also getting importance as the production of different material kinds. Amorphous structure has become an important topic for these research and development activities with its homogeneous structure,which does not include any grain boundaries. Rapid solidification, the method to obtain the amorphous structure,has also some other results, as some new phases and increased solid melt boundaries. Continuous strip casting is one of the many methods which are the application fields of rapid solidification. Continuous strip casting has a remarkable importance in the production of metal strips with its advantage of decreasing the number of production operations and accompanied with the rapid solidification, this method provides a great stage in the production of consuming materials for electronics industry and auxiliary materials for materials science itself. The aim of this study is to obtain the amorphous structure in continuous strip casting. The experiment stand, set up according to this aim, contain a melting crucible, a rotating electrolytic copper wheel to obtain the rapid cooling, an inert gas installation for ejection pressure and other temperature control apparatus. Also the studies include a researchment for ceramic crucible production which is specially important to prevent the oxidation and to work with high melting temperatures. The materials used in the experiments were Pb and eutectic Pb-Sn alloys which were chosen because of their low melting temperatures (327⁰C and 183⁰C) Because that there wasn't the set to investigate the microstructure, it is impossible to have an idea whether the rapid solidification has been achieved. But continuous strip casting has been obtained during the experiments and the effects of some factors like the crucible hole diameter and spinrıing rate of the wheel have been investigated.