Gel casting of mullite for radome applications
Radom uygulamaları için jel döküm ile müllit üretimi
- Tez No: 524899
- Danışmanlar: PROF. DR. CİHANGİR DURAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Seramik Mühendisliği, Ceramic Engineering
- Anahtar Kelimeler: Müllit, Jel döküm, Sıvı faz sinterleme, Mekanik Özellikler, Termal Özellikler, Dielektrik Özellikler, Radom, Mullite, Gel casting, Liquid phase sintering, Mechanical properties, Thermal Properties, Dielectric Properties, Radome
- Yıl: 2018
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Ankara Yıldırım Beyazıt Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 105
Özet
RADOM UYGULAMALARI İÇİN JEL DÖKÜM İLE MÜLLİT ÜRETİMİ ÖZ Jel döküm karmaşık ve 3 boyutlu ürünler yapmak için kullanılan koloidal bir yöntemdir. Yoğun müllit seramik üretimi literatürde daha önce çalışılmadığı için jel döküm ile bu seramiklerin üretimi amaçlanmıştır. Yüksek sıcaklıkta sürünme ve ısısal şok direncinin mükemmel ve düşük dielektrik sabitinden dolayı radom ve elektronik uygulamalar için müllit seçilmiştir. Monomer türü, oranları, reaksiyon başlatıcı ve katalizör etkileri jel döküm parametreleri olarak çalışılmıştır. Yoğunlaşma davranışı, dielektrik özelikler, mekanik özellikler ve termal özellikler detaylı karakterize edilmiş ve radome uygulamaları için uygunluğu araştırılmıştır. Başlangıç müllit tozu yüzde 5-10 arasında cam fazı ve yüzde 1 korundum içermektedir. 48 saat bilyeli öğütücü ile ortalama parçacık boyutu 3-5 m'dan 0.28 m'a indirilmiştir. Sıvı faz oluşturarak yoğunlaşmaya katkıda bulunması için ağırlıkça yüzde 3.4 nano TiO2 (21 nm) eklenmiştir. Katalizör eklenen çamurların katılaşması 25°C'de 3 ile 5 dk. ve katalizör eklenmeyen çamurların katılaşması 70°C'de 35 ile 65 dk. arasında tamamlanmıştır. Numunelerin 1540°C'de 2 saat sinterlenmesinden sonra bağıl yoğunluk yüzde 97 ile yüzde 98.2 arasında ölçülmüştür. Elektron mikroskop çalışması anizotropik büyüyen müllit taneleri, bu taneler arasında ada şeklinde cam fazı, altıgen şeklinde alüminyum oksit tanelerini, zirkonyum dioksit ve titanyum dioksit miktarının fazla olduğu açık renkli taneler ve keskin köşeli boşlukları göstermiştir. Bütün numunelerin sertlik değerleri 1077 ve 1089 HV arasında, kırılma toklukları ise 2.4 ile 2.5 MPa.√m arasında bulunmuştur. Weibull modülü 12.33 olarak hesaplanmıştır. Cam fazdan dolayı termal iletkenlik 50°C'de 1.5 W/m.K değerinden 550°C'de 3.75 W/m.K değerine yükselmiştir. Termal genleşme katsayısı 30°C ile 800°C arasında 5.26 ppm/°C bulunmuştur. Dielektrik sabiti yaklaşık 10 GHz e kadar 7.5 ve dielektrik kayıp 5 MHz'de 0.0031 olarak ölçülmüştür. Müllit, termal şok direnç parametresi (142°C) alüminyum oksitten büyük olması, bor nitrit ve silisyum nitrüre göre havada sinterlenmesi avantajlarından dolayı radom uygulamaları için aday bir malzemedir. Büyük bir blok (240x250x35 mm3) başarıyla dökülmüş ve kolaylıkla istenilen şekle işlenmiştir.
Özet (Çeviri)
GEL CASTING OF MULLITE FOR RADOME APPLICATIONS ABSTRACT Gel casting is a colloidal processing route to produce large and 3D complex products. It was aimed to investigate gel casting of mullite ceramics because this method has not been studied to produce dense mullite ceramics in literature. Mullite was chosen due to its excellent creep and thermal shock resistance at high temperatures, and low dielectric properties suitable for electronic and radome applications. Gel casting parameters such as monomer types, their ratios, effect of initiator and catalyzer were studied. Densification behavior, dielectric properties, mechanical properties and thermal properties were characterized in detail for radome applications. Initial mullite powder had 5-10% glass phase and 1 % corundum. Ball milling for 48 h decreased mean particle size from 3-5 m to 0.28 m. 3.4 wt% nano TiO2 (e.g., 21 nm) was added to form a liquid phase to aid densification. Gelation of the slurries was completed in 3 to 5 minutes at 25°C for the samples with catalyzer and in 35 to 65 minutes at 70°C for the samples without catalyzer. All samples reached to the relative densities of 97 to 98.2 % after sintering at 1540°C for 2 h. Backscattered SEM images revealed anisotropically grown mullite grains, glassy phase located as islands between the grains, hexagonally-shaped Al2O3 grains, white-color grains rich in ZrO2 and TiO2, and pores with sharp corners. All samples had hardness values between 1077 HV to 1089 HV, and fracture toughness values between 2.4 to 2.5 MPa. √m. The Weibull modulus was calculated as 12.33. Thermal conductivity increased and ranged from 1.5 W/m.K at 50°C to 3.75 W/m.K at 550°C due to the presence of a glassy phase. Thermal expansion coefficient was 5.26 ppm/°C between 30°C and 800°C. The dielectric constant was nearly 7.5 up to 10 GHz and loss tangent was 0.0031 at 5 MHz. Mullite is a suitable candidate for radome applications because it has a higher thermal shock resistance parameter (142°C) than Al2O3 and has advantages in terms of sintering in air as opposed to Si3N4 and BN ceramics. A large block (240x250x35 mm3) was successfully casted, and then easily machined to the desired shapes.
Benzer Tezler
- 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
- Synthesis of aluminum borate powder, fabrication and characterization of aluminum borate-based ceramics
Alüminyum borat tozlarının sentezlenmesi, alüminyum borat esaslı seramiklerin üretilmesi ve karakterizasyonları
BAŞAK ÖZGÜR
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Metalurji MühendisliğiAnkara Yıldırım Beyazıt ÜniversitesiMalzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CİHANGİR DURAN
- Seramiklerin sinterleme prosesi süresince şekil değişikliklerinin incelenmesi
Investigation of shape changes of ceramics during sintering process
HÜMEYRA SOYHAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2007
Kimya Mühendisliğiİstanbul ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. İSMAİL AYDIN
- Pb(Zr, Ti)O3 esaslı piezoelektrik seramiklerin jel döküm yöntemiyle şekillendirilmesi
Production of PZT based Pb(Zr, Ti)O3 by gel casting process
DİLEK ABANOZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2002
Metalurji MühendisliğiGebze Yüksek Teknoloji EnstitüsüMalzeme Bilimi ve Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. SEDAT ALKOY
- Alümina bünyelerin pektin kullanılarak jel döküm işlemiyle üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of alumina bodies via gelcasting by using pectin
NURİYE GÖKTAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Kimya MühendisliğiAfyon Kocatepe ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ DERYA YEŞİM HOPA