Bor nitrür (BN) katkılı zirkonya (ZrO2) seramiklerin tribolojik davranışı
The tribological behavior of boron nitride (BN) doped zirconia (ZrO2) ceramics
- Tez No: 878386
- Danışmanlar: PROF. DR. BÜLENT AKTAŞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Harran Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 97
Özet
Bu çalışmada, %3 mol Y2O3 ile stabilize edilmiş zirkonya (3Y-ZrO2) seramiklerin sinterlenebilirliği, mikroyapısı, mekanik ve tribolojik özelliklerine farklı oranlarda hekzagonal bor nitrür (BN) ilavesinin etkisi taramalı elektron mikroskobu (SEM), X-ışınları kırınımı (XRD), mikro vickers sertlik testi, ball- on-disk tipi aşınma cihazı ve profilmetre kullanılarak incelenmiştir. 1250°C'de 2 saatlik sinterleme sonrasında, %0.25 BN katkısıyla 3Y-ZrO2 örneklerinin yoğunluğu 5.16 g/cm³'ten 5.52 g/cm³'e yükselmiş ve sinterlenebilirliklerinde bir iyileşme gözlemlenmiştir. BN katkısıyla ve katkı miktarının artışıyla 3Y-ZrO2'nin tane boyutunda artış meydana gelmiş; %1 BN katkısıyla ortalama tane boyutu 0,12 µm'den 0,42 µm'ye yükselmiştir. %0.25 BN katkısıyla 3Y-ZrO2 örneklerinin sertliği 714 Hv'den 978 Hv'ye yükselirken, bu orandan sonra sertlikte bir azalma olmuştur. BN katkılı 3Y-ZrO2 örneklerinin aşınma testleri, ticari olarak temin edilen WC seramik bilye kullanılarak kuru kayma şartlarında 5 ve 10 N yük altında oda sıcaklığında gerçekleştirilmiştir. BN ilavesi ve katkı miktarının artmasıyla 3Y-ZrO2'nin sürtünme katsayısı ve aşınma hacmi önemli ölçüde azalmıştır. Katkısız 3Y- ZrO2'nin 10 N yükte ortalama sürtünme katsayısı ve aşınma hacmi sırasıyla 0,2 ve 1,6 mm³ iken, %1 BN katkılı 3Y-ZrO2'de ise sırasıyla 0,1 ve 0,32 mm³ değerine düşmüştür. Bu azalma, BN'nin kendinden katı yağlayıcı özelliğinden kaynaklanmaktadır. Sonuç olarak, BN ilavesi, 3Y-ZrO2'nin aşınma direncinde belirgin bir artış sağlamıştır. Bu sonuçlar, düşük miktarda BN ilaveli 3Y-ZrO2 seramiklerin özellikle dental implantlar ve diğer biyomedikal uygulamalarda potansiyel bir malzeme olarak kullanılabileceğini göstermektedir.
Özet (Çeviri)
In this study, the impact of hexagonal boron nitride (BN) addition at various ratios on the sinterability, microstructure, mechanical, and tribological properties of zirconia (3Y-ZrO2) ceramics stabilized with 3 mol% Y2O3 was investigated using scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), micro vickers hardness testing, a ball-on-disk type wear device, and a profilometer. After sintering at 1250°C for 2 hours, the density of 3Y-ZrO2 samples with a 0.25% BN addition increased from 5.16 g/cm³ to 5.52 g/cm³, improving their sinterability. With the addition of BN and an increase in the amount of additive, an increase in the grain size of 3Y-ZrO2 occurred; the average grain size rose from 0.12 µm to 0.42 µm with a 1% BN addition. While the hardness of 3Y-ZrO2 samples with a 0.25% BN addition increased from 714 Hv to 978 Hv, a decrease in hardness was observed beyond this proportion. Wear tests of BN-added 3Y-ZrO2 samples were conducted under dry sliding conditions at room temperature with 5 and 10 N loads using commercially obtained WC ceramic balls. With the addition of BN and an increase in the amount of additive, the coefficient of friction and wear volume of 3Y-ZrO2 have significantly decreased. The average coefficient of friction and wear volume of pure 3Y-ZrO2 under a 10 N load were 0.2 and 1.6 mm³, respectively, whereas these values decreased to 0.1 and 0.32 mm³, respectively, in 3Y-ZrO2 with 1% BN addition. This reduction is attributed to BN's inherent solid lubricating property. Consequently, the addition of BN has resulted in a significant increase in the wear resistance of 3Y-ZrO2. These results show that 3Y-ZrO2 ceramics with low amounts of BN can be used as a potential material, especially in dental implants and other biomedical applications.
Benzer Tezler
- Preparation and characterization of boron nitrate reinforced polymeric hydrogel nanobiocomposites using microfluidics
Mıkroakışkan sistem kullanılarak bor nitrat takviyeli polimerik hidrojel nanobiyokompozitlerin hazırlanması ve karakterizasyonu
BURAK ERAYHAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
BiyomühendislikGebze Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ OSMAN EKSİK
- Filaman sarım karbon elyaf/epoksi boruların dinamik davranışına karbon nanotüp ve bor nitrür nano partikül ilavesinin etkisi
The effect of carbon nanotube and boron nitride nanoparticles addition on dynamic behaviour of filament wound carbon fiber/epoxy pipes
SALİM EĞEMEN KARABULUT
Doktora
Türkçe
2017
Makine MühendisliğiSelçuk ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET AVCI
- Nano-gümüş ve h-BN katkılı yağların MQL ve sürekli akış yöntemleri kullanılarak tribolojik performans odaklı incelenmesi
Tribologic performance focused investigation of optimum concentration ratio in nano-silver and boron additive oils
SALİH YANARTAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Makine MühendisliğiSelçuk ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAYRETTİN DÜZCÜKOĞLU
- Bor içeren yüzey kaplama malzemesinin nötron radyasyonu karşısındaki davranışının incelenmesi ve yeni bir malzeme önerisi
Investigation of the behavior of boron-containing surface coating material against neutron radiation and a new material proposal
HAKAN KEMAL SEVAL
Doktora
Türkçe
2023
Kimya Mühendisliğiİstanbul Gedik Üniversitesiİş Sağlığı ve Güvenliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSTAFA YAĞIMLI
PROF. DR. HAKAN TOZAN
- Demir yolu taşıtları için asbest içermeyen organik esaslı kompozit balata bileşimlerinin geliştirilmesi
Development of non-asbestos organic based composite brake lining compositions for railway vehicles
HARUN YANAR
Doktora
Türkçe
2020
Makine MühendisliğiKaradeniz Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GENÇAĞA PÜRÇEK