Akademik Veri Yönetim Sistemi
International Defense Industry Symposium and Exhibition'25, Kayseri, Türkiye, 16 - 18 Ekim 2025, ss.240-256, (Tam Metin Bildiri)
Fonksiyonel derecelendirilmiş malzemeler, sahip oldukları yüksek ısı iletim performansı sayesinde özellikle doğal taşınım yoluyla soğutma gerektiren uygulamalarda önem kazanmaktadır. Bu bağlamda, savunma sanayisinden sağlık sektörüne kadar geniş bir uygulama yelpazesinde potansiyel kullanım alanına sahiptirler.Bu çalışma, fonksiyonel derecelendirilmiş malzemeler (FDM) kullanılarak dairesel kanatçıkların üretim sürecini kapsamaktadır. Üretilen FDM kanatçıklar, kademeli bileşim geçişine sahip dört ayrı katmandan oluşmaktadır. Birinci katman %100 Al, ikinci katman %89 Al - %11 Cu, üçüncü katman %11 Al - %89 Cu ve dördüncü katman ise %100 Cu içermektedir.Üretim sürecinin ilk aşamasında, saf Al ve Cu katmanları hazırlanmış; bu malzemelerin yoğunlukları ölçülerek literatürdeki verilerle karşılaştırılmış ve sonuçların doğruluğu teyit edilmiştir. Devamında, derecelendirilmiş ara katmanların üretimine geçilmiştir. İkinci katman, 125 MPa basınç altında, 480 °C sıcaklıkta 1,5 saat sinterlenerek elde edilmiştir. Bu üretim yöntemi beş farklı tekrarla uygulanarak süreç doğrulanmıştır. Üçüncü katman ise 650 °C sıcaklık ve 125 MPa basınç altında 2 saat boyunca sinterlenerek, dördüncü katmanla benzer şekilde üretilmiştir. İkinci katmanın üretimi, Al ve Cu katmanlarının birleşiminde seramik faz oluşumunu net bir şekilde ortaya koymuştur. Seramik fazın oluşumu, malzeme içinde homojenliğin sağlanamadığını, bunun da ısı transfer performansını olumsuz etkilediğini ve malzemenin daha gevrek bir yapıya sahip olmasına neden olduğunu göstermiştir. Bu durum, sinterleme sıcaklığının mikro yapı üzerindeki etkisini açıkça ortaya koymaktadır. Al₂Cu fazının oluşumu, matris yapısıyla zayıf bir arayüz oluşturarak çatlak ilerlemesine zemin hazırlamakta ve böylece malzemenin sünekliğini azaltmaktadır. nedenle, sinterleme sıcaklığının kontrollü bir şekilde optimize edilmesi, istenmeyen fazların oluşumunu engellemek ve numunenin mekanik bütünlüğünü korumak açısından kritik öneme sahiptir. Yürütülen sinterleme çalışmaları sonucunda, 500 °C’nin üzerinde işlem gören numunelerde Al₂Cu seramik fazının oluştuğu tespit edilmiştir. Bu fazın mikroyapıda ortaya çıkması, özellikle mekanik performans üzerinde belirgin bir etki yaratmış ve numunelerin kırılganlıklarında gözle görülür bir artışa neden olmuştur. Al₂Cu fazı, matris ile arasında zayıf bir bağ arayüzü oluşturarak çatlakların kolayca ilerlemesine zemin hazırlamaktadır. Bu durum, malzemenin 241 sünekliğini azaltmakta ve yapısal bütünlüğünü olumsuz yönde etkilemektedir. Ayrıca yüksek sıcaklıkların, difüzyon mekanizmalarını hızlandırarak bu tür istenmeyen intermetalik fazların oluşumunu teşvik ettiği değerlendirilmektedir. Bu bağlamda, sinterleme sıcaklığının dikkatle optimize edilmesi gerektiği ortaya çıkmaktadır. Özellikle, 500 °C’nin altındaki sıcaklıklarda gerçekleştirilen işlemlerin, hem faz kararlılığı hem de mekanik dayanım açısından daha elverişli sonuçlar verdiği gözlemlenmiştir.