Microstructure evolution and densification of na-doped alpha-alumina
Sodyum katkili alpha-alumina seramiklerinde, mikroyapi ve yoğunluk gelişimi
- Tez No: 764068
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET ALİ GÜLGÜN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Seramik Mühendisliği, Ceramic Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 73
Özet
Çeşitli miktarlarda sodyumun yoğunlaşma, mikro yapı ve dolayısıyla ticari α-alüminanın mekanik özellikleri üzerindeki etkisi, Sinterleme sıcaklığına bağlı olarak araştırıldı. Ticari α- alüminanın çoğu Bayer prosesi ile üretilir. Bayer işleminde olduğu gibi, boksit içinde alüminyum hidroksiti çözmek için bir parçalama maddesi olarak NaOH kullanılır. Bu şekilde üretilen alümina tozları önemli miktarda Na+ (>0.1wt.%) içerir. Alümina seramiklerde artan sodyum miktarı sinterlemeyi geciktirir ve anormal tane Büyümesine sebep olur. Ayrıca, sodyum alümina içerisinde çok düşük çözünürlüğe sahiptir. Yüksek sıcaklıklarda sinterlenmiş alümina seramiklerde genellikle düşük sodyum konsantrasyonlarında uzamış taneler gözlenmiştir. Sinterlemenin engellenmesi, düşük sinterlenmiş yoğunluk ile sonuçlanmıştır. Anormal şekildeiv büyümüş taneler mekanik özelliği, yani sertliği bozmasi neden oluyor. Sodyumun mikro yapı ve dolayısıyla mekanik özellikler üzerindeki etkisini belirlemek için, değişen miktarlarda sodyum içeren alfa-alümina hazırlandı ve 1450℃-1600℃'de 2 saat sinterlendi. Numunelerin karakterizasyonu elektron mikroskobu (SEM/TEM), XRF, sertlik ve termal analiz (DTA/TGA) kullanılarak yapıldı. Ticari olarak temin edilen α-alümina, tam yoğunluğa ulaşmakta güçlük çeker. Sinterleme işleminde numuneler teorik yoğunluklarının (3.98 g/cm3) yaklaşık %95 ile %99'una ulaştı. 1550°C'nin altındaki sıcaklıklarda çeşitli miktarlarda sodyum içeren numuneler üzerinde Na2O'nun hiçbir etkisi olmamıştır. Sinterlenmiş numuneler, sinterleme sıcaklığı 1550°C'ye yükseltildiğinde daha az yoğun hale gelmiştir. Artan sinterleme sıcaklığı ile seramik gövdelerin daha yoğun olması beklenirken, sıcaklık 1500°C'den 1550°C'ye yükseltildiğinde sinterlenmiş numunelerin nispi yoğunluğu azalmıştır. Bunun nedeni, 1550'de sodyumun buharlaşması ve böylece porlar oluştuması. 1550℃'deki yoğunluk azalmasına de-sinterleme işlemi denir. Sıcaklığın 1600°C'ye yükseltilmesi ve sodyumun buharlaşması sonucunda yoğunluk arttı. Artan yoğunluk, yeniden sinterleme işlemi olarak adlandırılır.
Özet (Çeviri)
Effect of sodium in various amounts on densification, microstructure, and consequently its mechanical properties of commercial α-alumina was investigated as a function of sintering temperature. Most of the commercial α-alumina is produced by the Bayer process. As in the Bayer process, NaOH is used as a digestion agent to dissolve aluminum hydroxide inside the bauxite. Alumina powders thus produced contain significant amount of Na (>0.1wt.%). The increased amount of sodium in alumina ceramics retards sintering and abnormal grain growth (AGG) occurs. Sodium also has very low solubility in alumina. Elongated grains were usually observed at low sodium concentrations in alumina ceramics sintered at high temperatures. Inhibition of sintering resulted in low sintered density. Elongated abnormally grown grains deteriorated the mechanical property, i.e., hardness. To determine sodium's effect on the microstructure and consequently, on the mechanical properties, alpha-alumina with varying amounts of sodium were prepared and sintered at 1450℃-1600℃ for 2h. Characterization of samples was done using electron microscopy (SEM/TEM), XRF, hardness, and thermal analysisii (DTA/TGA). Commercially available α-alumina has difficulty reaching full density. In the sintering process, the samples reached approximately 95% to 99% of their theoretical density (3.98 g/cm3). Na2O had no effect on all samples containing various amounts of sodium at temperatures below 1550°C. Sintered samples become less dense as the sintering temperature was raised to 1550°C. Although ceramic bodies should be denser with increasing sintering temperature, the relative density of the sintered samples decreased when the temperature was raised from 1500°C to 1550°C. It is because sodium evaporates and leaves the pores behind at 1550℃. The density reduction at 1550℃ is called the de-sintering process. As a result of increasing the temperature to 1600°C and evaporating sodium, the density increased. Increasing density is referred to as the re-sintering process.
Benzer Tezler
- Sintering, co-sintering and microstructure control of oxide based materials: Zirconia, alumina, spinel, alumina - zirconia and spinel ? alumina
Zirkonya, alümina, spinel, alümina ? zirkonya ve spinel ? alümina oksit esaslı malzemelerin sinterleme, birlikte-sinterleme ve mikroyapı kontrolü
EMRE YALAMAÇ
Doktora
İngilizce
2010
Makine Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CLAUDE CARRY
PROF. DR. SEDAT AKKURT
- Production and characterization of ceramics for microwave applications
Mikrodalga uygulamaları için seramiklerin üretimi ve karakterizasyonu
MELİKE DÖNMEZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Metalurji MühendisliğiAnkara Yıldırım Beyazıt ÜniversitesiMalzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CİHANGİR DURAN
- 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
- Toz metalurjisi yöntemleriyle geliştirilen 9OW7N;3Fe ağır alaşımlarının sıvı faz sinterlemesi süreçleriyle üretilmesi ve karakterizasyonu
Liquid phase sintering processes and characterization of 9OW-7N-3Fe heavy alloys developed by P/M methods
TUNCAY ŞULAN
