Reaktif Spark Plazma Sinterleme yöntemi ile AlON seramiklerin üretimi ve karakterizasyonu
Production and Characterization of AlON ceramics by reactive Spark Plasma Sintering method
- Tez No: 315334
- Danışmanlar: PROF. DR. FİLİZ ÇINAR ŞAHİN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Seramik Mühendisliği, Metallurgical Engineering, Ceramic Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2012
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Üretim Metalurjisi ve Teknolojileri Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 97
Özet
Bu çalışmada optik ve balistik amaçlı kullanımlara uygun AlON seramiklerinin Reaktif Spark Plazma Sinterleme (SPS) yöntemiyle eldesinde SPS sıcaklığı, bekleme süresi, ısıtma hızı ve çeşitli sinterleme dopantları gibi sinterleme parametrelerinin AlON fazı oluşumuna ve bu parametrelerin AlON seramiklerin transparanlığına etkisi incelenmiştir.% 35,7 ve 30 mol AlN, iki farklı Al2O3 (Inframat Advanced Materials ve TM-DAR) ve çeşitli katkılar (MgO, La2O3, Y2O3, MgO+ La2O3, MgO+ La2O3+ Y2O3) ile hazırlanan toz karışımından hareketle iki grupta reaktif SPS deneyleri yapılmıştır. İlk grup deneylerde % 35,7 mol AlN ve Inframat Advanced Materials Al2O3 kullanılarak farklı SPS sinterleme sıcaklıkları (1400-1650 °C), ısıtma hızları (15°C/dak-30°C/dak.), bekleme sürelerinde (15-30-45 °C) % 100 AlON fazına sahip AlON seramikleri elde edilmiştir. İkinci grup deneylerde ise % 30 mol AlN, TM-DAR Al2O3 ve MgO, La2O3, Y2O3, MgO+ La2O3, MgO+ La2O3+ Y2O3 katkılarının eklendiği toz karışımının reaktif SPS tekniği sinterlenmesi ile saydam AlON seramikleri elde edilmiştir.Birinci grup deneylerde, 1650 °C' de 50 °C/ dk ısıtma hızında, 40 MPa basınç altında, azot atmosferi altında 30 dk bekleme süresi ile SPS ile % 100 AlON fazınıın elde edilmiştir. Bu numune için ölçülen yoğunluk değeri 3,66 g/cm3 olup, sertiği 16,7 ± 0,7 GPa, kırılma tokluğu değeri ise 4,0 ± 0,3 MPa.m1/2 olarak bulunmuştur. İkinci grup deneylerde ise en yüksek ışık geçirgenliği değerine sahip numune, % 0,5 MgO katkısı ile 1650 °C' de 50 °C/ dk ısıtma hızında, 40 MPa basınç altında, azot atmosferi altında 30 dk bekleme süresi ile sinterlenen numunedir. Bu numune için ölçülen yoğunluk değeri 3,63 g/cm3 olup, sertiği 16,1 ± 0,3 GPa, kırılma tokluğu değeri ise 4,9 ± 0,4 MPa.m1/2 olarak bulunmuştur.Katkılı ve katkısız numuneler kıyaslandığında, katkılı numunelerden % 0,5 MgO içeren numunede, 600 nm dalgaboyunda % 33,9 doğrusal ışık geçirgenliği değeri elde edilmiştir. Reaktif SPS yöntemi ile saydam AlON seramiklerin eldesinde MgO katkısı, SPS sıcaklığının ve bekleme süresinin arttırılması, ısıtma hızının azaltılması ile doğrusal ışık geçirgenliği önemli ölçüde artmıştır.
Özet (Çeviri)
In this study, AlON ceramics that are suitable for optical and ballistic uses were manufactured by reactive SPS and the effects of sintering parameters such as SPS temperature, holding time, heating rate and various sintering dopants on formation of AlON phase and the effects of this sintering parameters on transparancy of AlON ceramics were analyzed.35.7 and 30 mol % AlN, two different Al2O3 (Inframat Advanced Materials and TM-DAR) and various additives (MgO, La2O3, Y2O3, MgO+ La2O3, MgO+ La2O3+ Y2O3) were used in reactive spark plasma sintering experiments. In the first group of experiments, AlON ceramics were produced with % 100 AlON phase from 35,7 mol % AlN and Inframat Advanced Materials Al2O3 powder mixtures with different SPS temperature (1400-1650 °C), heating rate (15 °C/min-30 °C/min) and holding time (15-30-45 min). In the second group of experiments, transparent AlON ceramics were obtained by reactive SPS with the powder mixture of 30 mol % AlN, TM-DAR Al2O3 and MgO, La2O3, Y2O3, MgO+ La2O3, MgO+ La2O3+ Y2O3 additives.In the first group of experiments, AlON ceramics with % 100 AlON phase were obtained at 1650 °C with a heating rate of 50 °C/min under 40 MPa pressure under nitrogen gas for 30 min holding time by reactive SPS. For this sample, measured density value was 3.66 g/cm3, hardness value was 16.7 ± 0.7 GPa and fracture toughness value was 4,0 ± 0,3 MPa.m1/2. In the second group of experiments, sample that has the highest inline transmission was sintered at 1650 °C with a heating rate of 50 °C/min under 40 MPa pressure under nitrogen gas for 30 min holding time with 0.5 % wt MgO. For this sample, the density value was measued as 3.63 g/cm3, hardness value was measured 16.1 ± 0.3 GPa, and fracture toughness value was calculated as 4.9 ± 0.4 MPa.m1/2.When samples with and without addives were compared, at 600 nm wavelength % 33.9 inline transmission value is obtained from the sample with 0.5 % wt MgO additive. In line transmittance is improved significantly with MgO additive, increasing SPS temperature and holding time, decreasing heating rate of reactive spark plasma sintering of AlON ceramics.
Benzer Tezler
- Silika katkılı ışık geçirgenliğine sahip AlON seramiklerin reaktif spark plazma sinterleme yöntemi ile üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of reactive spark plasma sintered transparent AlON ceramics with silica additive
HASAN TAVİL
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FİLİZ ŞAHİN
- Transparan AlON seramiklerinin SPS ile üretimi ve geliştirilmesi, farklı katkıların transparanlık ve mekanik özellikler üzerindeki etkilerin incelenmesi
Production and development of transparent AlON ceramics with SPS, investigation of the effects of different additives on transparency and mechanical properties
DEMET AYDOĞMUŞ
Doktora
Türkçe
2024
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FİLİZ ŞAHİN
- Reaktif spark plazma yöntemi ile kalsiyum karbonat katkılı alüminyum oksinitrürün üretimi, karakterizasyonu ve özellikleri
Production, characterization and properties of CaCO3 doped AlON with reactive spark plasma sintering
SAMET KAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FİLİZ ŞAHİN
- Reaktif spark plazma sinterleme yöntemi ile B4C/SiC kompoziti eldesi
Production of B4C/SiC composites by reactive spark plazma sintering method
HANİFE DİDEM GENÇKAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2009
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FİLİZ ŞAHİN
- CO2 yakalayıcı sorbent olarak Li4SiO4 tozlarının yanma sentezi ile üretimi ve SPS ile sinterlenmesi
Production of Li4SiO4 as CO2 capture sorbent by combustion synthesis and its sintering with SPS
KAĞAN BENZEŞİK
Doktora
Türkçe
2023
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ONURALP YÜCEL