Alumina/glass composites for low temperature co-fired ceramics (LTCC) and radome applications
Alümina/cam kompozitlerin düşük sıcaklıkta beraber pişen seramikler (LTCC) ve radom uygulamaları
- Tez No: 521524
- Danışmanlar: PROF. DR. CİHANGİR DURAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Seramik Mühendisliği, Ceramic Engineering
- Anahtar Kelimeler: Cam, cam-seramik, cam seramik kompozit, sinterleme, sıvı faz sinterleme, viskoz sinterleme, LTCC, elektronik altlık, radom, Glass, glass-ceramic, glass ceramic composite, sintering, liquid phase sintering, viscous sintering, LTCC, substrate, radome
- Yıl: 2018
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Ankara Yıldırım Beyazıt Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 120
Özet
Elektronik altlık, düşük sıcaklıkta beraber pişirilen seramikler (LTCC) ve radom uygulamalarında kullanılmak üzere, alüminaya ağırlıkça %20 (G-20), %40 (G-40), %50 (G-50), %55 (G-55) ve %60 (G-60) oranlarında ticari SiO2- Al2O3-CaO bazlı bir cam eklenerek, alümina/cam kompozitler incelenmiştir. Kompozitlerin yoğunlaşma davranışları ve faz oluşumları, dielektrik, mekanik ve ısıl özellikleri incelenmiştir. Kompozitlerin optimum sinterleme sıcaklıkları G-20 için 1350°C, G-40 için 1200°C, G-50, G-55 ve G-60 için 850°C olarak belirlenmiştir. Sinterleme mekanizmaları G-20 ve G-40 için sıvı faz sinterleme, G-50, G-55 ve G-60 için viskoz sinterlemedir. Bütün kompozitlerde ana kristal faz Al2O3 olmakla birlikte 850°C'den sonra anortit kristalleşmesi görülmüştür. Elastik modül değeri G-20'de 231 GPa'dan G-60'da 105 GPa'a düşmüştür. Bükülme mukavemeti G-20'de 387 MPa ile G-60'da 213 MPa arasında değişmiştir. Sertlik değeri de artan cam miktarıyla düşmüştür; G-20'de 1058 HV ve G-60'da 679 HV'dir. Benzer şekilde kırılma tokluğu G-20'de 4.5 MPa/√m ve G-60'da 1.9 MPa/√m'dir. Kompozitlerin (G-20 ve G-40) 5 MHz'deki dielektrik sabitleri 8.76 ve 7.32 ve dielektrik kayıpları 0.0022 ve 0.0081'dir. Isıl iletkenlik değeri artan cam miktarıyla düşmüştür; G-40'da 1.25 W/m.K ve G-60'da 0.98 W/m.K'dir. Benzer şekilde 75°C'de ısıl genleşme katsayısı G-20'de 7.72 ppm/°C ve G-60'da 6.66 ppm/°C'dir. Uygun uygulama alanları için mekanik, ısıl ve dielektrik özellikler beraber göz önünde bulundurulmuştur. Elektronik altlık için düşük dielektrik sabitinden dolayı bütün kompozitler uygun bulunmuştur. LTCC uygulaması için düşük sinterleme sıcaklığı ve dielektrik sabiti ile birlikte orta derecede mekanik ve ısıl özelliklerinden dolayı G-50, G-55 ve G-60 kompozitleri uygun bulunmuştur. Ayrıca G-55 kompozisyonu şerit döküm yöntemiyle başarılı bir şekilde üretilmiş ve gümüş elektrot ile birlikte pişirilmiştir. Radom uygulamaları için düşük yoğunluk, yüksek sinterleme sıcaklığı, düşük elastik modül ve ısıl genleşme katsayısından dolayı G-20 ve G-40 kompozitleri uygun bulunmuştur.
Özet (Çeviri)
A commercial SiO2-Al2O3-CaO based glass at 20 wt% (G-20), 40 wt% (G-40), 50 wt% (G-50), 55 wt% (G-55), and 60 wt% (G-60) was added to Al2O3 in order to determine composite compositions for specific applications such as substrate, low temperature co-fired ceramics (LTCC) and radome. Densification, phase formation and characterization of dielectric, mechanical and thermal properties were studied. The optimum densification temperatures were determined to be 1350°C for the G-20, 1200°C for the G-40, and 850°C for the G-50, G-55 and G-60. The sintering mechanism was liquid phase sintering for the G-20 and G-40, and viscous sintering for the G-50 to G-60. Main crystalline phase was Al2O3 as well as anorthite crystallized after 825°C. Young's modulus decreased from 231 GPa for the G-20 to 105 GPa for the G-60. Flexural strength ranged between 387 MPa for the G-20 and 213 MPa for the G-60. Hardness also decreased with increasing amount of glass; 1058 HV for the G-20 and 679 HV for the G-60. Similarly, fracture toughness was 4.5 MPa/√m for the G-20 and 1.9 MPa/√m for the G-60. Dielectric constant and dielectric loss of the composites (G-20 and G-60) at 5 MHz were 8.76-7.32 and 0.0022-0.0081, respectively. Thermal conductivity decreased with increasing glass content; 1.25 W/m.K for G-40 and 0.98 W/m.K for the G-60 at 75°C. Thermal expansion coefficient decreased with increasing glass such that it was 7.72 ppm/°C for the G-20 and 6.66 ppm/°C for the G-60. Mechanical, thermal and dielectric properties were considered together for possible applications. For substrate applications, all composites were proposed due to low dielectric constant. For LTCC applications, the G-50 to G-60 composites were proposed due to lower sintering temperature, lower dielectric properties together with moderate mechanical and thermal properties. The G-55 composite was successfully fabricated by tape casting and co-fired with silver electrode. For radome applications, the G-20 and G-40 composites were proposed due to lower density, higher sintering temperature, lower Young's modulus and thermal expansion coefficients.
Benzer Tezler
- Düşük sıcaklıkta beraber sinterlenen seramikler (LTCC) uygulamalarında kullanılan çok katmanlı seramiklerin üretim ve özelliklerinin araştırılması
A study on the production and the properties of multilayer ceramic substrates for low-temperature cofired ceramic (LTCC)
AYŞEN KILIÇ
Doktora
Türkçe
2011
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. VOLKAN GÜNAY
PROF. DR. A. OKAN ADDEMİR
- Fabrication and characterization of compositionally-engineered glass/ceramic/nano-filler composites for LTCC and radome applications
LTCC ve radom uygulamaları için kompozisyon olarak tasarlanmış cam/seramik/nano-dolgu kompozitlerin üretimi ve karakterizasyonu
OĞUZHAN BİLAÇ
Doktora
İngilizce
2023
Mühendislik BilimleriAnkara Yıldırım Beyazıt ÜniversitesiMalzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CİHANGİR DURAN
- Destek hazırlama yöntemlerinin paladyum esaslı (Pd) yoğun metalik membran performansına etkileri
The effects of support preparation methods on the performance of dense palladium based (Pd) metallic membrane
BERNA TOPRAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ GAMZE GÜMÜŞLÜ GÜR
- Kısa cam elyaf ve kalsit dolgulu polipropilen hibrit kompozitlerin fiziksel ve mekanik özelliklerinin incelenmesi
Analysing mechanical and physical properties of short glass fiber and calcite reinforced polypropylene hybrid composites
OĞUZKAN ŞENTÜRK
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. İBRAHİM MEHMET PALABIYIK
- Al12Si matrisli SiCp takviyeli kompozit kaplamaların soğuk gaz dinamik püskürtme yöntemi ile üretilmesi ve sulu ortamdaki tribolojik davranışının incelenmesi
Production of Al12Si matrix with SiCp reinforced composite coatings by cold gas dynamic spray coating method and investigation of tribological behaviour of the coatings in water
ÖZDE DEPREM
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN ÇİMENOĞLU