Enjeksiyon Kalıplama Yöntemi İle Üretilmiş Olan Seramik Kompozitlerin Ve Sert Mıknatısların Geliştirilmesi Ve Karakterizasyonu

Abstract

Bu tezdeki temel amaç sürtünme direnci yüksek WC disperse edilmiş zirkonya (ZrO2) seramik matriksli kompozitlerini ve ikinci aşamada NdFeB ve SmCo sert mıknatıslarını enjeksiyon kalıplama ve sinterleme yöntemi ile üretilmesini geliştirmektir. Günümüze kadar ZrO2 nin sertliğini arttırmak için kullanılan WC disperse edilmiş kompozitler sıcak presleme yöntemi ile üretilmiştir. Ancak bu çalışmada enjeksiyon kalıplama yönteminin karmaşık şekilli aşınmaya dayanıklı parçalar üretmekte yeni ve kullanılabilir bir teknik olduğu gösterilmektedir. Kompozit tozlar optimum katı oranı kullanılarak su bazlı bağlayıcı ile karıştırılmıştır ve homojenize edilmiştir. Elde edilen granüle besleme stoğu çeşitli kalıplara enjekte edilmiştir. Bağlayıcı uçurma işlemi ardından sinterleme yapılmıştır. Mekanik özellikler ve mikroyapı incelemeleri gerçekleştirilmiştir. Elde edilen özellikler aynı tozlar kullanılarak preslenip sinterlenen numuneler ile karşılaştırılmıştır. İkinci bir çalışmada, metal enjeksiyon kalıplanmış ve sinterlenmiş NdFeB ve SmCo sert mıknatısların üretimi için, mikron boyuttaki tozlar değişik bağlayıcı sistemler ile karıştırılıp son ürünün manyetik özelliklerine etkisi incelenmiştir. Besleme stokları, izotropik ve anizotropik yönlenmeye sahip kalıplara enjekte edilmiştir. Bağlayıcı uçurma atmosferi, hızı ve sıcaklığı incelenmiş ve sinterleme gerçekleştirilmiştir. Sinterlenmiş parçaların mikroyapı ve faz analizi incelenmiştir. Oksijen ve karbon miktarı kimyasal testler ile ölçülmüştür. İzotropik ve anizotropik parçaların manyetik özellikleri histograf ile ölçülüp histerez diagramı, kuarsivitesi, remanensı ve max enerji ürünü elde edilmiştir. Günümüze kadar sert mıknatısların enjeksiyon kalıplama yöntemi ile üretimi başarı ile sonuçlanmamıştır. Ancak bu çalışma gösteriyorki uygun bağlayıcı ve sinterleme parameterleri kullanıldığında bu yöntemle parça üretmek pratik bir çözümdür. Gelecekte kullanım sayısı artıcak olan elektrik arabaların motorlarında veya elektronik cihazlarda bu parçaların enjeksiyon kalıplama sayesinde seri ve istenilen karmaşık şekillerde üretimi önem taşımaktadır.

The main aim of this thesis is to develop the production of high friction resistant WC dispersed ZrO2 ceramic matrix composites and secondly NdFeB, SmCo permanent magnets via injection molding and sintering technique. Up to date, the production of WC dispersion hardened ZrO2 matrix composites were produced via hot pressing. Current study proves that ceramic injection molding is a new and efficient technique to produce friction resistant ZrO2/WC composites. For this technique, composite powders were mixed with a water-soluble binder. The obtained feedstock was injected to different cavities. Following to debinding, sintering was carried out. Mechanical and microstructural investigations were performed. The properties of these composites were compared with same composition hot pressed composites. Second investigation was developed for NdFeB and SmCo permanent magnets produced by metal injection molding and sintering technique. Micron-sized commercial magnet powders were mixed with different binder systems and investigations on the effect of the production parameters were observed on the magnetic properties of the parts. The prepared feedstocks were injected to the isotropic and anisotropic oriented mold cavities. Investigations on debinding atmosphere, rate and temperature were performed. Following to sintering, microstructural and phase analyses were carried out. The magnetic properties of the isotropic and anisotropic parts were observed by hysteresis loop measurements. Up to date, the production of the sintered permanent magnets by injection molding process was unsuccessful. However, this study proves that using proper binder systems and sintering parameters, this production technique offers practical solution to produce high production rate and complex shaped parts which would be used for the motors of the electrical cars or electronic equipments.