Bor Karbür İlavesinin Volfram Matrisli Kompozitlere Yapısal Ve Mekaniksel Etkileri

Abstract

Bu tezin amacı, mekanik alaşımlama yöntemiyle W-C ve W-B4C-C kompozitlerini sentezlemek ve geliştirmektir. Mekanik alaşımlama ile ağırlıkça %2 bor karbür fazının nanoyapılı volfram matris içerisine dispersoidler olarak dağılması sonucu nanokompozit elde edilmiştir. W-B4C-C (ağ. %1) nanoyapılı kompozitin mekanokimyasal sentez işlemleri 10, 20 ve 30 saat boyunca kuru ve sıvı ortam olmak üzere iki farklı koşulda Spex öğütücü kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Bor karbürün etkisini incelemek amacıyla aynı şartlar altında karbür ilavesi kullanılmadan volfram matrisli W-C (ağ. %1) nanokompozitleri üretilmiştir. Mekanik alaşımlanmış volfram esaslı nanoyapılı nanokompozit tozlar, Lazer difraksiyon tane boyut analizi cihazı, Taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve X-ışınları difraktometresi (XRD) ile karakterize edilmiştir. Tüm tozlar oda sıcaklığında tek eksenli pres yardımıyla 500 MPa basınç altında preslenmiştir. Numuneler, 1680˚C’de dilatometrede ve 1770˚C’de Linn fırınında hidrojen atmosferi altında sinterlenmiştir. Son aşamada ise nanokompozitlerin yapısal ve mekaniksel özellikleri karakterizasyon incelemeleri ile belirlenmiştir. Bu incelemeler XRD, optik mikroskop, SEM ve Vickers mikrosertlik cihazları kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Sinterlenen numunelerin yoğunluğu Arşimet prensibine ve boyutsal analiz yöntemine göre hesaplanmıştır. Yapılan karakterizasyon çalışmaları sonucunda volfram matrisine bor karbür ilavesinin etkileri analiz edilmiştir.

The aim of this dissertation work is to synthesize and develop W-C and W-B4C-C composites using mechanical alloying. By using mechanical alloying technique, wt %2 boron carbide phase is distributed homogeneously into tungsten matrix and nanocomposite is obtained. Mechanical and mechanochemical synthesis of W-B4C-C (wt %1) nanocomposite was fabricated by using Spex mixer high energy mill for 10, 20, 30 hours both in dry and wet conditions. To examine the effect of the boron carbide addition, in the same conditions, tungsten matrix composites were produced without using boron carbide. Characterization investigations of the mechanically alloyed nanostructured and nanocomposite tungsten based powders were carried out using Laser Diffraction Particle Size Analyzer, Scanning Electron Microscope (SEM) and X-Ray Diffractometer (XRD). Powders were cold pressed in the uniaxial hand press machine under 500 MPa pressure at room temperature. Bulk samples were solid phase sintered at 1680 °C in dilatometer and the similar samples were sintered at 1770 °C in Linn furnace under H2 atmosphere. Finally, microstructural and mechanical characterization investigations were applied to the composites. These investigations were carried out by using XRD, optical microscope, SEM and Vickers microhardness machine. Densities of the sintered composites were calculated by using Archimedes principle and dimensional analyses. As a result, the effects of boron carbide addition in the tungsten matrix composites were analyzed.