Production of boron fiber by chemical vapor deposition and its characterization
Kimyasal buhar çöktürme yöntemiyle bor elyafının üretimi ve özelliklerinin belirlenmesi
- Tez No: 68726
- Danışmanlar: PROF. DR. TİMUR DOĞU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Kimyasal Buhar Çöktürme, Elyaf, Bor Elyafı, Kaplama. VI, Chemical Vapor Deposition, Fiber, Boron Fiber, Plating. IV
- Yıl: 1997
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 162
Özet
ÖZ KİMYASAL BUHAR ÇÖKTÜRME YÖNTEMİYLE BOR ELYAFININ ÜRETİMİ VE ÖZELLİKLERİNİN BELİRLENMESİ Ersoy, Ayşe Yüksek lisans, Kimya Mühendisliği Bölümü Tez yöneticisi: Prof. Dr. Timur Doğu Ocak 1997, 144 sayfa Kimyasal buhar çöktürme yöntemiyle, yaklaşık 100 um çapındaki kısa bor elyafları, hidrojen ve borüçklorür gazlarının tungsten teli üzerinde tepkimeye girmesiyle üretilmiştir. Bu çalışmada, gazların tel yüzeyine paralel olarak aktığı quartz bir reaktörde farklı sıcaklıklarda ve farklı giriş gaz akımlarında deneyler yapılmıştır. Bu süreç incelenirken birbirinden bağımsız iki tepkime göz önüne alınmıştır, bunlar bor çöktürme ve dikloroboran (BHCI2) gazı oluşturma tepkimeleridir. Çıkış gazlarının analizi FT-IR spektrofotometresi aracıyla sürekti olarak ve aynı anda yapılmıştır. Deney sonuçlan göstermiştir ki, örneğin yüzeyin sıcaklığı arttıkça dikloroboran oluşumu artmıştır, fakat sıcaklığın artmasıyla borüçklorür bozulmasında önemli ölçüde bir değişiklik olmamıştır. Bu da bir yandandikloroboran gazı oluşurken, diğer yandan da bor oluşumu tepkimesinde film madde aktarımı direncinin ne kadar önemli olabileceğini açıkça göstermektedir. Bu sistemde dikloroboran seçiciliği ortalama olarak 0.86 olarak hesaplanmıştır ve bu değer iki yüze çarpan jet reaktör sisteminde hesaplanan (Sezgi, 1996) seçiciliğe göre oldukça yüksektir. Bunun sebebi paralel akım bor biriktirme sisteminde, borüçklorür moleküllerinin reaktörde alıkonuş sürelerinin uzun olmasıdır. Laminar akım aralığında (Re~0.45-1.36), örneğin yüzey sıcaklığım (1225±25 °C) ve giriş gaz mol yüzdesini (0.03370) sabit tutmak suretiyle, giriş gaz akımını değiştirerek de bir seri deneyler yapılmıştır. Bu deneyler sonrasında, gaz akımının artırılmasıyla dikloroboran dönüşümünün düştüğü görülmüştür. Çünkü moleküllerin hızı arttığında, reaktördeki bulunuş süreleri azalmaktadır. Diğer taraftan, giriş akımının artmasıyla katı bora dönüşüm artmıştır çünkü giriş akımının artmasıyla Reynold sayısı artmakta ve dolayısıyla madde aktarımı katsayısı yükseltmektedir. Bu sonuç aynı zamanda parallel akım sistemindeki bor oluşumu tepkimesinde madde aktarımı direncinin önemini de kanıtlamaktadır. Taramalı elektron mikroskopundan alman fotoğraflarda, borun değişik kaynaklarda da belirtilen dört kristal yapısı da görülmüştür. Bunlar amorf, ?- rombohedral, ?-rombohedral ve ?-tetragonal kristal yapılandır. Bu kristal yapılar arasında P-rombohedral yapının mekanik özellikleri bakımından diğerlerinden daha üstün ve termodinamik özellikleri açısından da daha kararlı olduğu bilinmektedir. Dolayısıyla endüstride kullanılan sürekli bor üretimi sistemlerinde bu yapıya ulaşmak bir amaçtır. Bu çalışmada küçük kristallerden oluşmuş (1 um) ?-rombohedral kristal yapı 1310 ile 1330 °C yüzey sıcaklık aralığında üretilmiştir.
Özet (Çeviri)
ABSTRACT PRODUCTION OF BORON FIBER BY CHEMICAL VAPOR DEPOSITION AND ITS CHARACTERIZATION Ersoy, Ayşe M.S., Department of Chemical Engineering Supervisor : Prof. Dr. Timur Doğu January 1997, 144 pages Short boron fibers of approximately 100 pm in diameter were produced by chemical vapor deposition via the reaction of H2 and BCI3 on a tungsten wire. Experiments were conducted in a parallel flow quartz reactor at different substrate temperatures and inlet gas flow rates. Two independent reactions were considered for the deposition process namely the deposition reaction of solid boron and formation of gaseous dicholoroborane (BHC12). On line analysis of the exit gases was made by using an FT-IR. Experimental results showed that as the substrate temperature increased conversion to dicholoroborane also increased. On the other hand, conversion 111of BC13 did not show a significant change with temperature. These results indicated the significance of film mass transfer resistance on the rate of boron deposition while BHC12 could also be formed in the gas phase. The selectivity of dicholoroborane was found to be quite high (-0.86) as compared to the results obtained in an impinging jet reactor (Sezgi, 1996). This is due to the longer residence times of BC13 in the parallel flow reactor used in the present study. Experiments were also conducted at different inlet gas flowrates within the laminar flow range (Re-0.45-1.36) at constant substrate temperature (1225 ±25 °C) and at a constant inlet borontricholoride mole fraction (0.03370). These experiments showed that conversion to dicholoroborane decreased with an increase in flowrate which can be explained by the decrease of residence time of gaseous species in the reactor. On the other hand, conversion to boron increased by increasing flowrate. Increase in flowrate corresponds to an increase in Reynold's number which results in an increase in mass transfer coefficient. Hence, this result also proves the significance of the film mass transfer resistance on boron formation reaction in the parallel flow reactor. Scanning electron microscopy photographs used in the characterization studies indicated four crystallographic structures of boron mentioned in the literature. These are amorphous, a-rhombohedral, (3-rhombohedral and P-tetragonal phases. Among these structures P-rhombohedral is thermodynamically stable form of boron and known to have superior mechanical properties over the others. So it is a very important strategy to obtain this structure in continuous boron fiber production. In this study |3- rhombohedral boron with a small crystallite size (lpm) was obtained in temperature range of 13 10-1330 °C.
Benzer Tezler
- Kimyasal buhar biriktirme yöntemi ile volfram çekirdekli bor fiber üretiminde sistem tasarımı
System design in tungsten-cored boron fiber production by chemical vapor deposition
SELİM ERTÜRK
Doktora
Türkçe
2012
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL DUMAN
- Metal infiltre edilmiş mikro poroz karbon kompozitlerin aşınma ve sürtünme davranışının karakterizasyonu
Başlık çevirisi yok
GÜLTEKİN GÖLLER
Doktora
Türkçe
1997
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ADNAN TEKİN
- PECVD yöntemiyle büyütülmüş BN filmlerin opto-elektronik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of PECVD grown BN thin films opto-electronic properties
BORA BOZKURT
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ORHAN ÖZDEMİR
- Havacılık ve uzay uygulamalarına yönelik nikel kaplı karbonfiber üretimi ve karakterizasyonu
Nickel coated carbonfiber production and characterization for aerospace applications
CANER ÇİNKA
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. NURİ SOLAK
- Bor fiber takviyeli polimer matrisli kompozitlerin mekanik ve termal özelliklerinin incelenmesi
Investigation of the mechanical and thermal properties of boron fiber reinforced polymer matrix composites
SEFA MERT SEMERCİÖZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FİLİZ ŞAHİN