Akademik Veri Yönetim Sistemi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa, Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Metaloji ve Malzeme Mühendisliği Anabilim Dalı Başkanlığı, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2009
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: Yılmaz Fırat Birtane
Danışman: Suat Yılmaz
Özet:
Nano-boyuttaki seramik tozları, seramik kompozit tozları ve bunlardan üretilen yapısal seramik malzemeler, sağladığı çeşitli üstün özellikleri ile günden güne artan bir öneme sahiptir. Nanoteknoloji, nano boyutta şekil ve boyutun kontrolü ile yapı, alet ve sistemlerin tasarımı, karekterizasyonu, üretimi ve uygulamasıdır. Nano boyutta; renk, iletkenlik, sertlik, reaktiflik gibi karakteristik özellikler, aynı malzemelerin makro boyutlu olanlarından farklıdır. İçinde en az bir komponenti nano boyutta olan kompozite nano kompozit denilmektedir.İyi bir yapısal seramik malzeme olarak bilinen alümina (Al2O3) ile zirkonya (ZrO2), silisyumkarbür (SiC), titanyumkarbür (TiC) vb. yapısal malzemelerle elde edilen kompozit malzemeler, teknolojide geniş uygulama alanı olan, popüler kompozit malzemelerdir. Son yıllarda ise bunların nanokompozitlerinin üretilmesi için dünyada yoğun çabaların olduğu gözlenmektedir.Bu çalışmada; Al2O3/SiC nanokompozit tozlarının sol-jel yöntemiyle üretimi sonrası karakterizasyonunun ardından bu tozların kullanılmasıyla elde edilen nanokompozit yapının özelliklerinin incelenmesi hedef alınmıştır.İlk aşama çalışmalarda, sol-jel yöntemi kullanılarak AlüminyumIzoPropoksit (AIP), dört boyunlu reaktörde 90 oC'deki suyla hidroliz edilmiş ve ardından HCl ilavesi ile pH=2,3' e ayarlanarak peptize edilmiştir. Hazırlanan çözeltiye nano boyutlu (<100nm ) ve >%97,5 saflıktaki ? -SiC (Aldrich-594911) nanotozlarının ilavesi ile oluşturulan karışım 90 dak. süreyle karıştırılmıştır. Bu karışım daha sonra 100 oC'de 24 saat bekletilerek çözeltinin jelleşmesi sağlanmıştır. Ardından 10oC/dak. ısıtma hızıyla 550, 1000, 1300 ve 1600 oC gibi farklı sıcaklıklarda 2 saat süreyle argon atmosferinde kalsine edilmiştir. Bu şekilde Al2O3/SiC yada diğer bir ifadeyle Al2O3 kaplanmış SiC nanokompozit tozlarının eldesi sağlanmıştır. Bu tozlar, XRD, TGA ve SEM-EDS gibi çalışmalarla karakterize edilmeye çalışılmıştır.İkinci aşamada ise; Al2O3/SiC yapıların şekillendirilmesi için 550, 1000, 1300 ve 1600 oC'deki farklı sıcaklıklarda kalsine edilmiş nanokompozit tozları, kuru presle kalıplama yöntemine göre 0,4MPa basınç altında preslenerek, çapı 12mm olan silindirik numuneler şekillendirilmiş, ardından 1600 oC'de 3 saat sinterlenmiştir. Fiziksel özelliklerinin incelenmesi sonrasında, mikro sertlik, kırılma indentasyon ve karakterizasyon işlemleriyle çalışma tamamlanmıştır.Bilindiği ve belirlendiği gibi SiC, açık atmosferde 700 oC'den itibaren oksitlenen bir malzemedir. Elde edilen nanokompozit tozlarının karakterizasyonu çalışmalarına bakıldığında, alüminanın SiC'ü başarıyla kaplaması sonucu SiC'ün dış ortamdan oksitlenme sorununu neredeyse tam olarak giderildiği gözlenmiştir. Ancak SiC hammaddesinden gelen az miktardaki SiO2 ile faz dönüşümlerinde meydana gelen iç oksidasyon sonucu oluşan yine az miktardaki SiO2'in alümina matrisiyle 1100 oC'nin üzerinde girdiği reaksiyonlarla Al2O3.xSiO2 fazını oluşturduğu tespit edilmiştir. Bu durum daha sonra elde edilen kompozit yapının fiziksel ve mekanik özelliklerini olumsuz etkilediği görülmüştür.