Geri Dön

Sol-jel yöntemiyle alümina/silisyumkarbür nanokompozitlerinin üretimi ve özelliklerinin incelenmesi

Investigation of processing and properties of alumina silicon carbide nanocomposites by sol-gel method

  1. Tez No: 252835
  2. Yazar: YILMAZ FIRAT BİRTANE
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. SUAT YILMAZ
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2009
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: İstanbul Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 71

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 (%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.

Özet (Çeviri)

Nano-size ceramic composite powders and structural ceramic materials which are produce from them have an increasingly significance with their virtual properties. Nanotechnology is the control of nano size shapes and dimensions with design of structures, devices and systems, characterization, production and application of them. Characteristics properties such as colour, conductivity, strenght and reactivity in nano-size are different from those same materials in macro-size. A composite which has at least a component in nano-size is called ?nanocomposite?.Alumina (Al2O3) which is known as a good structural ceramic material and composite materials derived by structural materials such as zirconium (ZrO2), silicon carbide (SiC) and titanium carbide (TiC) have a wide application area in technology. In recent years, it is observed that there have been big efforts throughout the world to produce their nano composites.In this work, it?s aimed to examine the properties of nanocomposite structure produced by Al2O3/SiC nanocomposite powders that are obtained by sol-gel method with characterization and application of them.In the first stage of study aluminum isopropoxide (AIP) has been hydrolyzed with water at 90oC in a reactor using sol-gel method and then the solution has been peptized by HCl by adjusting its pH to 2,3, Solution has been stirred for 90 minutes after adding ? -SiC (Aldrich ? 594911) nano powders in > %97,5 purity and nano-size (< 100nm). The mixture has been held at 100 oC for 24 hours and gelled. Later, the gel has been heated up to 550, 1000, 1300 and 1600 oC at speed of 10 oC/min. For 2 hours in argon atmosphere and got calcined. By this way, Al2O3/SiC or in another expression, SiC nanocomposite powders covered with Al2O3 have been obtained. These powders have been characterized by XRD, TGA and SEM-EDS studies.In the second stage of study, composite powders calcined in different temperatures 550, 1000, 1300 and 1600 oC to shape nanocomposite structures have been pressed in 0,4 MPa with dried press molding method so cylindrical samples in 12mm diameter have been shaped. At the end of physical properties examining, micro hardness, fracture indentation and characterization works have been finished.As known and detected SiC, is a material oxidized at 700 oC in air atmosphere. The characterization works of obtained nanocoposite powders, it has been observed that SiC?s out atmosphere oxidizing problem has been significantly vanished after alumina has successfully covered silicon carbide. However with poor quantity of SiO2 which comes from SiC raw materials, inner oxidation has occurred in phase transformation so over 1100 oC little amount of SiO2 shows reactions with alumina matrix, determine Al2O3.xSiO2 phase has been observed. Then this situation has showed negative impress in physical and mechanical properties of obtained composite structure.

Benzer Tezler

  1. Sol-jel yöntemi ile alümina jel ve toz üretimi

    Alumina gel and powder production by sol-gel progressing

    SİBEL TARAR SEVİNÇTAV

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1993

    Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Y.DOÇ.DR. VOLKAN GÜRAY

  2. Sol-jel yöntemiyle üretilen alüminanın fizikokimyasal özelliklerinin incelenmesi

    Investigation of the physicochemical properties of alumina produced by sol-gel method

    DİLEK CANTÜRK ÖZ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    Kimya MühendisliğiHitit Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ NİHAN KAYA

  3. Sol-jel ile üretilmiş spinel katkılı düşük çimentolu alüminalı dökülebilir refrakterlerin incelenmesi

    Investigation of sol-gel derived spinel added alumina low cement castable refractories

    OZAN YAZICI

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2008

    Metalurji Mühendisliğiİstanbul Üniversitesi

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. SUAT YILMAZ

  4. Atık gazlardan kükürtlü bileşiklerin giderimi için katalizör geliştirilmesi

    Catalyst development for the removal of sulfur compounds from waste gases

    TUNAHAN UÇAR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    Kimya MühendisliğiGazi Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. NAİL YAŞYERLİ

  5. Biyogazdan hidrojen üretimi için nikel esaslı katalizörlerin geliştirilmesi

    Development of nickel based catalysts for hydrogen production from biogas

    HALE AKANSU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    Kimya MühendisliğiGazi Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. HÜSEYİN ARBAĞ