Thermal plasma synthesis of boron carbide
Bor karbürün ısıl plazma ile sentezi
- Tez No: 520850
- Danışmanlar: PROF. DR. TAYFUR ÖZTÜRK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Mühendislik Bilimleri, Savunma ve Savunma Teknolojileri, Metallurgical Engineering, Engineering Sciences, Defense and Defense Technologies
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Uygulamalı Bilimler ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 129
Özet
Bor karbür, sahip olduğu üstün özellikler nedeni ile birçok uygulama için cazip bir malzemedir. Bu özellikler aynı zamanda bor karbür üretimini zorlaştırmaktadır. Son ürün olarak bor karbür, tozların yüksek sıcaklıkta sinterlenmesi ile elde edilmektedir. Sinterlemenin makul sıcaklıklarda yapılması ancak parçacık boyutunun nanometre seviyesine azaltılması ile mümkün olabilmektedir. Bu çalışmada, bor karbürün nanoparçacık olarak sentezlenmesi hedeflenmiştir. Bu amaçla 25 kW gücünde endüksiyon ısıl plazma reaktörü kullanılmıştır. Başlangıçta üretim plazmaya katı parçacık olarak bor oksit ve karbon kaynağı olarak metan gazı beslemek sureti ile yapılmıştır. İşlem başarılı olmuş ancak sentezlenen bor karbür elde edilen ürünün çok az bir kısmını oluşturmuştur. Takiben başlangıç malzemesi olarak, trimetil borat-methanol eşkaynar (TMB-M) çözeltisi hem bor hem de karbon kaynağı olarak kullanılmıştır. Bir peristaltik pompa yardımı ile sıvı buharlaştırıcıya beslenmiş ve bu şekilde malzeme plazma reaktörüne gaz fazında beslenmiştir. Bu şekilde yapılan deneyde bor karbür parçacıkları ortalama 31 nm boyutuna başarı ile elde edilmiştir. Bu üretimde gene ürünün önemli bir kısmının bor oksit olduğu gözlemlenmiş ve bor oksit metanol ile yıkanmak sureti ile yapıdan uzaklaştırlmıştır. Sentezin dönüşüm verimini arttırmak amacıyla TMB-M'ye, diizopropilamin (DIPA) ve azot gazı katkı malzemesi olarak eklenmiştir. Bu ilavelerin yapılması ile ortalama 51 nm büyüklüğünde nanoparçaçıklardan oluşan %70 B4C lık ürünün elde edilmesi mümkün olmuştur.
Özet (Çeviri)
Boron carbide is of interest for many applications due to unique combination of superior properties. These properties also make its production quite challenging. The net-shape boron carbide products are obtained by sintering of powders at high temperatures. So as to decrease the sintering temperature, initial particle size should be reduced to nanometer sizes. In this study, thermal plasma synthesis of boron carbide nanoparticles was investigated. For this purpose, radio frequency inductively coupled plasma system was used, operated at 25 kW. Initial experiments were carried out with boron oxide as solid precursor with methane as carbon source. This has shown that the boron carbide can be synthesized with this approach, but, the fraction in the total resulting powder was very low. To increase the conversion efficiency, a new precursor was used. This was azeotrope mixture of trimethyl borate and methanol used as both boron and carbon sources, fed into the plasma in gas phase with the use of evaporator coupled with peristaltic pump. Pure boron carbide with an average particle size of 31 nm were successfully synthesized. This powder was obtained after methanol-washing of as-synthesized nanopowder. In order to further increase the efficiency, diisopropylamine (DIPA) and nitrogen gas were used as additives. With the use of these additives the resulting powder was 70% B4C in the form of nanoparticles with an average size 51 nm.
Benzer Tezler
- Sprey atomizasyon destekli indüktif plazma yöntemiyle oksit ve oksit-dışı nanopartikül üretimi
Production of oxide and non-oxide nanoparticles via the method of spray atomization assisted inductive plasma
ABDULLAH SELİM PARLAKYİĞİT
Doktora
Türkçe
2019
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CELALETDİN ERGUN
- Yüksek entropi (HfTiZrTa/Cr)B2 esaslı seramiklerin farklı yöntemler kullanılarak sinterlenmesi ve karakterizasyonu
High entropy (HfTiZrTa/Cr)B2 based boride ceramics sintered via using different methods and related characterization studies
ESİN AYSEL
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DUYGU AĞAOĞULLARI
- B4C-TiB2 nanokompozit tozlarının kendiliğinden ilerleyen yüksek sıcaklık sentezi (SHS) ile üretimi, proses optimizasyonu ve spark plazma sinterleme (SPS) prosesine shs nanotozlarının etkisi
Production of B4C-TiB2 nanocomposite powder by self-propagating high temperature synthesis (SHS), process optimization and effect of SHS nanoparticles on spark plasma sintering (SPS) process
OZAN ÇOBAN
Doktora
Türkçe
2023
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MAHMUT ERCAN AÇMA
- Savunma sanayii uygulamalarına yönelik grafen takviyeli bor karbür yapıların sps yöntemi ile üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of graphene reinforced boron carbide structures for defense industry applications by sps method
YİĞİT ORKUN AYDOĞAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiSavunma Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜLTEKİN GÖLLER
- Development and characterization of high entropy (HfTiZrMn/Cr)B2 based ceramics
Yüksek entropi (HfTiZrMn/Cr)B2 bazlı seramiklerin geliştirilmesi ve karakterizasyonu
İLAYDA SÜZER
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DUYGU AĞAOĞULLARI