Geri Dön

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

PDF İndir

  1. Tez No: 822393
  2. Yazar: OĞUZHAN BİLAÇ
  3. Danışmanlar: PROF. DR. CİHANGİR DURAN
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Mühendislik Bilimleri, Seramik Mühendisliği, Engineering Sciences, Ceramic Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Düşük sıcaklıkta birlikte pişirilen seramik, radom malzeme, dielektrik özellikler, termal özellikler, mekanik özellikler, Low-temperature co-fired ceramics, radome material, dielectric properties, thermal properties, mechanical properties
  7. Yıl: 2023
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Ankara Yıldırım Beyazıt Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 160

Özet

Bu çalışmada, fonksiyonel ve yapısal uygulamalar için (SiO2-Al2O3-CaO bazlı) cam/seramik/(ve nano dolgu (hegzagonal bor nitrür, alüminyum nitrür)) kompozitlerin mekanik, termal ve dielektrik özelliklerinin optimize edilmesi araştırılmıştır. İlk olarak Al2O3/ağırlıkça yüzde 55 cam bileşimi seçilmiş ve ardından kompozisyon tasarımı ile genel fiziksel özelliklerin iyileştirilmesi tamamlanmıştır. Bu sebeple, öncelikle alümina yerine müllit ve ayrıca nano dolgu malzemeleri (örneğin, plaka şeklinde nano hegzagonal bor nitrür parçacıklar veya nano alüminyum nitrür tozlar) eklenmiştir. Kompozitlerin yoğunlaşma, faz oluşumu, mikroyapı gelişimi, mekanik (sertlik, eğilme mukavemeti, elastik sabit), dielektrik (dielektrik sabiti ve kayıp) ve termal (termal iletkenlik, termal genleşme katsayısı) özellikleri, cam miktarı (ağırlıkça yüzde10-60), nano dolgu miktarı (ağırlıkça yüzde 1-10) ve kristal fazların (müllit veya alümina) bir fonksiyonu olarak incelenmiştir. Yoğunlaştırma mekanizması, ağırlıkça yüzde 10-30 cam miktarı için sıvı faz sinterleme ve ağırlıkça yüzde 50-60 cam miktarı için ise viskoz sinterleme metodu ile olmuştur. Nano dolgu alüminyum nitrür ve hegzagonal bor nitrür malzemeleri, diğer fazlarla kimyasal olarak reaksiyona girmemiştir ve sinterleme sıcaklıkları 950 ºC'nin altında olduğu için faz değişimi olmamıştır. Kapalı gözeneklilik, nano dolgu katkılı kompozitler için kritik bir parametre olduğu saptanmıştır. Sonuçlar, düşük sıcaklıkta birlikte pişirilen seramikler (müllit/ağırlıkça yüzde 55cam/ağırlıkça yüzde10 hBN; 900 °C'de sinterlemeden sonra kütle yoğunluğu=2.3 g/cm3, 5 MHz'de dielektrik sabit (kayıp) = 5.13 (0.003), 25 °C'de termal iletkenlik = 1.91 W/m·K, termal genleşme katsayısı= 4,89 ppm /°C, eğilme mukavemeti=71 MPa ve elastik modül= 71 GPa) ve radom (müllit/ağırlıkça yüzde 20 cam; 1450°C'de yüksek sinterleme sıcaklığı ve 162°C olan yüksek termal şok direnci parametresi ve 5 MHz'de dielektrik sabit (kayıp)=7.12 (0.0025) (ve dielektrik sabit=5.9 4–10 GHz'de), termal iletkenlik=3.72 W/m·K, termal genleşme katsayısı=4.27 ppm/°C, eğilme mukavemeti=180 MPa, elastik modül=189 GPa) gibi bazı potansiyel yapısal ve fonksiyonel uygulamalara uygunluk açısından değerlendirilmiştir. Elde edilen sonuçlar ticari ürünler ile kıyaslanabilir seviyede olduğu bulunmuştur. Son olarak düşük sıcaklıkta birlikte pişirilen seramikler ve radom prototipleri, sırasıyla şerit dökümü ve jel döküm yöntemleri ile başarılı bir şekilde üretilmişlerdir.

Özet (Çeviri)

It was aimed to optimize mechanical, thermal and dielectric properties of (SiO2-Al2O3-CaO based) glass/ceramic/(and nanofiller (hexagonal boron nitride, aluminium nitride) composites for functional and structural applications. A base alumina/55 weight percent glass composition was first selected and then engineered to improve overall physical properties. For this purpose, mullite as the replacement for alumina as well as addition of nano fillers (e.g., platelet-shaped nano hexagonal boron nitride particles or nano aluminium nitride powders) were primarily considered. Densification, phase formation, microstructure evolution, mechanical properties (hardness, flexural strength, elastic constant), dielectric properties (dielectric constant and loss) and thermal properties (thermal conductivity, thermal expansion coefficient) were investigated as a function of glass content (10 to 60 weight percent), nano filler content (1 to 10 weight percent) and crystalline phases (mullite or alumina). Densification mechanism was liquid phase sintering for the 10-30 weight percent glass and viscous sintering for the 50-60 weight percent glass compositions. Nano fillers aluminium nitride and hexagonal boron nitride neither chemically reacted with other phases nor decomposed due to sintering temperatures less than 950 C. Closed porosity was found to be a critical parameter for the nano filler-added composites. The overall results were evaluated to comply with some potential structural and functional applications such as low temperature co-fired ceramics (e.g., mullite/55 weight percent glass/10 weight percent hBN; bulk density=2.3 g/cm3 after sintering at 900 °C, dielectric constant (loss) = 5.13 (0.003) at 5 MHz, thermal conductivity = 1.91 W/m·K at 25 °C, thermal expansion coefficient= 4.89 ppm/°C, flexural strength=71 MPa and elastic modulus=71 GPa) and radome (mullite/20 weight percent glass; high sintering temperature of 1450°C and highest thermal shock resistance parameter of 162°C together with dielectric constant (loss)=7.12 (0.0025) at 5 MHz (and dielectric constant=5.9 at 4–10 GHz), thermal conductivity=3.72 W/m·K, thermal expansion coefficient=4.27 ppm/°C, flexural strength=180 MPa, elastic modulus=189 GPa). These results are comparable with respect to the commercial products. Finally, low-temperature co-fired ceramic and radome prototypes were successfully fabricated by tape casting and gel casting, respectively.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    809595

    Fabrication and characterization of SWIR/eSWIR dual-band nBn InGaAs focal plane arrays

    Çift bantlı KDK/gKDK nBn InGaAs odak düzlem dizinlerinin üretilmesi ve karakterize edilmesi

    MUSA SELİM GÜL

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. SERDAR KOCAMAN

  2. Tez No

    904954

    Time-resolved investigations on the charge carrier dynamics of CuBi2O4 and Cu2O photocathodes for photoelectrochemical hydrogen evolution reaction

    Fotoelektrokimyasal hidrojen evrim reaksiyonu için CuBi2O4 ve Cu2O fotokatotların yük taşıyıcı dinamikleri üzerine zamana bağlı incelemeler

    EMİR ARDALI

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    EnerjiKoç Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. SARP KAYA

  3. Tez No

    598584

    Fabrication and characterization of semiconductor core optical fibers for mid-infrared transmission

    Başlık çevirisi yok

    MUSTAFA ORDU

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2017

    Fizik ve Fizik MühendisliğiBoston University

    PROF. SOUMENDRA NATH BASU

  4. Tez No

    735559

    Growth, characterization and device applications of cadmium zinc telluride thin films

    Kadmiyum çinko tellür ince filmlerin büyütülmesi, karakterizasyonu ve aygıt uygulamaları

    ÇİĞDEM DOĞRU BALBAŞI

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Bilim ve TeknolojiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Fizik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MEHMET PARLAK

  5. Tez No

    75508

    Sr katkılı kurşun zirkonat titanat tipi piezoseramiklerin x ışınları difraksiyonu ve taramalı elektron mikroskobu ile karakterizasyonu

    Başlık çevirisi yok

    KORAY KARAKAYA

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1998

    Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Metalurji Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ADNAN TEKİN

Geri Dön