Bor Karbür-titanyum Diborür Kompozitlerinin Reaktif Spark Plazma Sinterleme Yöntemiyle Üretilmesi Ve Karakterizasyonu

Abstract

Bu çalışmada, bor karbüre (B4C) hacimce % 5, 10 ve 15 oranlarında titanyum diborür (TiB2) oluşturacak şekilde titanyum dioksit (TiO2) ve karbon siyahı eklenerek, başlangıç tozları arasındaki kimyasal reaksiyonların hangi sıcaklık aralıklarında gerçekleştiği belirlenmiş, yüksek yoğunluk ve mekanik özelliklere sahip kompozitlerin hangi sinterleme parametrelerinde elde edildiği gözlemlenmiştir. Reaktif spark plazma sinterleme deneyleri sırasında 1500-1700oC arasında değişen sinterleme sıcaklıkları, 40 ve 60 MPa basınç, 9 dk ve 14 dk sinterleme sürelerinde, gaz giderme işlemi yapılarak vakum ve argon atmosferlerinde numuneler üretilmiştir. Elde edilen numunelerin yoğunluk, sertlik, kırılma tokluğu ve eğme mukavemeti ölçümleri yapılıp, oluşan fazlar ve mikroyapılar X-ışınları analizi (XRD) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanılarak incelenmiştir. Eklenen titanyum diborür miktarının, sinterleme sıcaklığı, süresi ve atmosferinin reaktif spark plazma sinterlenen numunelerin fiziksel ve mekanik özelliklerine etkisi irdelenmiştir.

In this study, Boron carbide (B4C)-5, 10, 15 vol. % Titanium diboride (TiB2) composites were produced by reactive spark plasma sintering method. Titanium diboride particulate phase in boron carbide matrix was produced with the in-situ chemical reaction between boron carbide and stoichiometric quantities of titanium dioxide (TiO2) and elemental carbon powders. The obtained powder mixtures were reactive spark plasma sintered at different temperatures between 1500-1700oC, applying 40 and 60 MPa, at 9 min and 14 min sintering times with degassing step under vacuum and argon atmospheres. Phase compositions of the composites were examined by X-Ray Diffraction (XRD) and microstructures were observed with scanning electron microscope (SEM) method. Relative density, hardness, fracture toughness and flexural strength of the composites were measured. The effects of titanium diboride amount, sintering temperature, sintering time and atmosphere to mechanical and physical properties of the produced boron carbide composite were obtained.