Sintering, co-sintering and microstructure control of oxide based materials: Zirconia, alumina, spinel, alumina - zirconia and spinel ? alumina
Zirkonya, alümina, spinel, alümina ? zirkonya ve spinel ? alümina oksit esaslı malzemelerin sinterleme, birlikte-sinterleme ve mikroyapı kontrolü
- Tez No: 266609
- Danışmanlar: PROF. DR. CLAUDE CARRY, PROF. DR. SEDAT AKKURT
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2010
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 179
Özet
Beraber preslenme ile üretilen alümina (Al2O3) ? spinel (MgAl2O4) ve alümina ? zirkonya (Y-ZrO2) ikili-malzemelerinin, beraber-sinterlenmesi sırasındaki yoğunlaşma ve mikroyapısal değişimleri incelenmiştir. Yüksek saflıktaki mikron altı alümina, zirkonya ve spinel tozları yüksek basınçlarda UP (tek eksenli presleme) ve CIP (soğuk eşbasınçlı presleme) gibi değişik kuru presleme teknikleri ile preslenmişlerdir. İkinci tekniğin daha iyi paketlenme yoğunluğu sağladığı bulunmuştur. İkili-malzemeleri oluşturan uç malzemeler beraber sinterlenmeden önce, birbirleri arasındaki büzülme uyumsuzluklarını tespit etmek amacıyla, ayrı ayrı dikey dilatometre çalışması ile incelenmişlerdir. Önirileştirme ve iki basamaklı sinterleme işlemlerinin spinel seramiklerinin yoğunlaşma ve mikroyapılarına etkisi sınanmıştır. Yapılarını daha iyi anlayabilmek için, örnekler kimyasal ve ısıl yöntemlerle dağlanmıştır. UP+CIP tekniği ile yapılan presleme sonrası, alümina ? spinel ikili-malzemelerinde çatlak içermeyen bağ gözlenmiştir.Alümina ve spinel arasındaki arayüzeyler 1400-1500°C'de sinterleme sonrasında SEM, EDS, WDS, EBSD teknikleri ile araştırılmıştır. 1500°C'de 16 saat sonrasında, 40 µm uzunluğunda ve 5 µm kalınlığında havuçsu tanelerden oluşan bir spinel aratabaka gözlenmiştir. Spinelden alüminaya doğru büyümüş olan bu aratabakanın büyüme hızı kinetiğinin parabolik oranda olduğu ve büyük olasılıkla O2- iyonlarının kafes yayınımı olan bir yayınım mekanizması ile kontrol edildiği bulunmuştur. İki eşsıcaklık (1400°C ve 1500°C) basamaklı beraber-sinterleme işleminin aratabaka oluşumuna etkisi de sınanmıştır. Deneme sonrası, spinel aratabakasında iki ayrı bölge oluşmuştur. Alümina ve spinel'in yayınım çifti testlerinde, beraber-sinterleme deneylerinde oldugu gibi, arayüzeyde aynı havuçsu spinel taneleri yine aynı kinetik davranış ile oluşmuştur. Havuçsu spinel taneleri ve alümina taneleri arasındaki faz sınırları alümina içine doğru içbükeydirler ve bu durum aratabaka büyüme yönünün alüminaya doğru olduğunu bir daha göstermektedir.
Özet (Çeviri)
Densification and microstructural evolution during co-sintering of alumina (Al2O3) ? zirconia (Y-ZrO2) and alumina ? spinel (MgAl2O4) co-pressed bi-materials were investigated. First high purity submicron powders of monomaterials of alumina, spinel and zirconia were pressed at 100 to 250 MPa with different dry pressing techniques like UP (uniaxial pressing) and CIP (cold isostatic pressing). The latter was found to provide higher green densities. Before co-sintering of bi-materials, sintering behaviors of their end-members were studied by vertical dilatometer to determine the degree of shrinkage mismatches between the end-members. The effects of precoarsening and two-step sintering on the densification and microstructure of spinel ceramics were tested. Samples were etched both chemically and thermally to better understand their structure. Crack-free bonds were observed in alumina ? spinel bi-materials after compaction by UP+CIP.Interfaces between alumina and spinel after treatment at 1400-1500°C were investigated by SEM, EDS, WDS, EBSD. A spinel interlayer with columnar grains of up to 40 µm length and 5 µm width was observed after 16 hours at 1500°C. Growth rate of this interlayer from spinel toward alumina was found to follow parabolic kinetics, controlled by a diffusion mechanism of probably lattice diffusion of O2- ions. Two isothermal steps co-sintering at 1400°C and 1500°C on the interlayer formation was tested. Two separate areas formed in the interlayer spinel. Diffusion couple tests of spinel and alumina produced the same columnar spinel grains at the interface with the same kinetics as in co-sintering experiments. Phase boundaries between the columnar spinel and alumina grains had a characteristic center of curvature located in alumina which was further indication of the direction of growth of the interlayer.
Benzer Tezler
- Nikel ve kobalt katkılı seydişehir alümina tozlarından sinter seramik esaslı malzemelerin geliştirilmesi ve karakterizasyon çalışmaları
Development of sintered ceramic based materials from seydi̇şehi̇r alumina powders with nickel and cobalt additives and pertinent characterization investigations
CEREN ERGÜNEŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA LÜTFİ ÖVEÇOĞLU
- B4C-ZrB2 kompozitlerinin spark plazma sinterleme yöntemi ile üretimi ve karakterizasyonu
Spark plasma sintering and characterization of B4C-ZrB2 composites
LEYLA YANMAZ
Doktora
Türkçe
2023
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FİLİZ ŞAHİN
- Spark plazma sinterleme yöntemi kullanılarak sinterlenen farklı polikristal yapıya sahip zirkonya seramiklerinin mekanik, yapısal ve optik özelliklerinin araştırılması
Investigation of mechanical, structural and optical properties of zirconia ceramics with different polycrystalline structures sintered using spark plasma sintering method
ÖYKÜ CEREN KAHRAMAN
Diş Hekimliği Uzmanlık
Türkçe
2022
Diş HekimliğiÇukurova ÜniversitesiProtetik Diş Tedavisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KORAY SOYGUN
- Yüksek safiyette molibden tozunun spark plazma sinterleme yöntemi ile şekillendirme şartlarının belirlenmesi ve karakterizasyonu
Determination of sintering conditions and characterization of high purity molybdenum powder by spark plasma sintering
FATİH DENİZALP
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜLTEKİN GÖLLER