Bor Karbür’ün Spark Plazma Yöntemiyle Sinterlenmesi, Çeşitli Sinterleme Katkılarının Sinterleme Ve Malzeme Özelliklerine Etkileri

Abstract

Bu çalışmanın amacı çeşitli oksit katkı malzemelerinin kullanılması ile yüksek yoğunlukta, yüksek mekanik özelliklere sahip bor karbür seramiklerinin üretilmesidir. İki farklı kalitedeki bor karbür tozu karakterize edilmiş ve spark plazma yöntemiyle sinterlenmiştir. Başlangıç tozlarına ağırlıkça %5 Y2O3, %5 Al2O3, %5 SiO2 ve %5 Y2O3+%5 Al2O3 eklenilerek bilyalı olarak karıştırılmıştır. Sinterleme aşamasında, tozlar spark plasma sinterleme metodu ile yuvarlık şekilli grafit kalıplarda 50 MPa basınç altında 5 dakika süre ile 1700-1800oC aralığında sinterlenmiştir. Karakterizasyon işlemlerinde ise sinterlenmiş numunelerin mikroyapıları ve bileşimleri SEM ve XRD analizleriyle elde edilmiştir. Sertlik değerleri 1 kg yük uygulanarak ölçülürken, yoğunluk değerleri Archimed metodu ile hesaplanmıştır. Aynı zamanda kırılma tokluğu testleri de yapılmıştır.

The aim of this study was to produce dense and mechanically strong boron carbide ceramics with the help of different oxide additives. Physical properties of two different grades of pure boron carbide powders were analysed and sintered by Spark Plasma Sintering method. Starting powders were prepared by ball milling with the addition of 5 wt. % Y2O3, Al2O3, SiO2 and Y2O3 + Al2O3. In the sintering step, powder mixtures were sintered by SPS method in round-shaped graphite dies under 50 MPa for 5 minutes in the range of 1700-1800oC. In the characterization step, sintered sample compositions and microstructures were characterized by XRD and SEM analysis respectively. The hardness values were measured under 1000 g load and the density values were measured with Archimedes principle. The fracture toughness analysis were also carried out.