Alümina katkılı β silisyum karbürün sinterlenmesi ve karakterizasyonu

Abstract

Silisyum karbür, sahip olduğu yüksek sertlik, düşük yoğunluk, yüksek oksidasyon direnci, termal iletkenlik, termal şok dayanımı ve değişmeyen eğme mukavemeti özellikleri ile günümüzde dikkat çeken ileri teknoloji seramik malzemeleri arasındadır. Son zamanlarda, silisyum karbürün şekillendirilmesinde basınçsız sinterleme yönteminin kullanılmaya başlanması bu malzemeye olan ilgiyi daha da arttırmıştır. Bu çalışmada, alümina katkılı silisyum karbür seramik kompozit üretimi ve bu seramik kompozitlerin fiziksel ve mekaniksel özellikleri incelenmiştir. Deneysel çalışmada alümina ve silisyum karbür hammaddeleri kullanılmıştır. Kullanılan alümina tozunun ortalama boyutu 7 μm, SiC’ün toz boyutu ise 2 μm’dir. SiC içerisine hacimce %5-10-15 oranında alümina ilave edilip homojen karışım sağlamak amacı ile atritörde sulu (alkol) öğütülerek karışımlar hazırlanmıştır. Karışımlara ağırlıkça %5 oranında bağlayıcı (PEG) ilave edilmiştir. Bu karışımların etüvde alkolü uzaklaştırılıp kurutulduktan sonra toz haline getirilmiştir. Toz halindeki karışımlar soğuk preste 300 MPa basınç altında şekillendirilmiştir. Şekillendirilen numuneler 1400–1450–1500 oC sıcaklıklarda sinterlenmiştir. Üretilen numunelerin üzerinde bulk yoğunluk, rölatif yoğunluk, üç nokta eğme mukavemeti, sertlik deneyleri yapılmış ve değerler tespit edilmiştir. XRD ve SEM ile mikroyapı incelemeleri yapılmıştır. Maksimum yoğunluğa, sertliğe ve eğme mukavemetine 1500 oC’de elde edilmiştir ve değerler %86 yoğunluk, 1978 vickers sertlik, 72 Mpa eğme mukavemetidir. Yapılan bu fiziksel ve mekanik testler sonucunda üretilen seramik kompozitlerin özellikleri verilmiş ve tartışılmıştır.

Silicon Carbide, SiC, has received a special attention as advanced ceramic material recently since it offers superior properties such as high hardness, low bulk density, high oxidation resistance, thermal conductivity, thermal shock resistance. Recently, pressureless sintering has received attention as a most extensively practiced forming method for SiC. The aim of this study is to search the effect of alumina addition on physical and mechanical properties, of SiC based ceramic composites. During experiments powdered, alumina in 7 μm and SiC in 2 μm are used. Powdered alumina is added to SiC at 5-10-15 vol. % ratios. To have a homogeneous mixture, powder compositions are wet (alcohol) milled and then dried in an incubator. Bonder is added in %5vol. Of the mixture. This mixtures are dried in incubator after mixing. Granules are dry pressed under 300 MPa and incubated. Dried bodies are sintered at 1400–1450–1500 oC. Composite bodies are tested against relative density, three point bending strength, hardness, phase (XRD) and microstructural analysis (SEM). Maximum density, hardness and bending strength is obtained at 1500 oC and the values are %86 density, 1978 vickers hardness, 72 Mpa bending strenght. By the help of physical and mechanical experiment results, the properties of ceramic composites are given and discussed.