Metal oksit katkılı negatif sıcaklık katsayılı termistörlerin elektriksel ve mikroyapısal karakterizasyonu
Electrical and microstructural characterization of metal oxide doped negative temperature coefficient thermistors
- Tez No: 968035
- Danışmanlar: DOÇ. DR. BERAT YÜKSEL PRICE
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Seramik Mühendisliği, Metallurgical Engineering, Ceramic Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 122
Özet
Birçok sektör için önemli olan ortamın sıcaklık değişimini algılayan sensörlerin üretimi malzeme bilimi açısından oldukça değerlidir. Sıcaklık sensörleri, sıcaklık değişimiyle elektriksel direncin değiştiği termistör adı verilen malzemelerdir. Çeşitli metal oksitlerin karıştırılmasıyla elde edilen ticari termistörler için 2000 – 5000 K aralığında malzeme sabiti değerleri olması beklenmektedir. Elektriksel özellikler seçilen kompozisyona, katkı türleriyle miktarlarına ve üretim şartlarına bağlı olarak değişim göstermektedir. Çalışmanın birinci aşamasında, Ni-Co-Mn-O esaslı hazırlanan kompozisyonlara krom oksit, titanyum oksit ve demir oksit katkılarının elektriksel ve mikroyapı özelliklerine etkisi incelenmiştir. Çeşitli metal oksit katkısı içeren bu numunelere sıvı faz etkisini incelemek için bor oksit katkısı yapılmıştır. Bor oksit katkısı içeren bu numunelere kalsinasyon yapılmamış, bor oksit katkısı içermeyen numuneler 900oC' de 2 saat kalsinasyon işlemine tabi tutulmuştur. Bu aşamadaki numuneler 1100oC'de 5 saat sinterlenmiştir. İkinci aşamasında Ni-Co-Mn-O esaslı NTC termistörlere krom oksit katkı miktarının ve sinterleme sıcaklığının artırılmasıyla elektriksel ve mikroyapı özelliklerinin değişimi incelenmiştir. İkinci aşama numunelerine sıvı faz etkisini incelemek için vanadyum oksit katkısı yapılmış ve bu numunelere kalsinasyon yapılmamış, sinterleme sıcaklığı ise 900, 1000 ve 1100oC olarak belirlenmiştir. Vanadyum oksit katkısı olmayan numuneler 900oC' de 2 saat kalsinasyon yapılmış ve 1100, 1200 ve 1300oC olarak belirlenmiştir. Tüm numunelerde faz oluşumu X-Işınları difraksiyon (XRD) analiziyle belirlenmiştir. Bulk yoğunluk ölçümleri Arşimet yöntemiyle yapılmıştır. Numunelerin mikroyapıları taramalı elektron mikroskopu kullanılarak incelenmiştir. Numunelerin yüzey kimyası özelliklerine ait bilgilerin elde edilmesi için X-Işını Fotoelektron Spektroskopi analizi yapılmıştır. Numunelerin elektriksel direnç ölçümleri 25-85oC aralığında yapılarak özdirenç, malzeme sabiti, duyarlılık katsayısı ve aktivasyon enerjileri hesaplanmıştır. XRD analizlerine göre birinci ve ikinci aşamada üretilen tüm numunelerde kübik spinel faz oluşumu gerçekleşmiştir. Birinci aşamada üretilen numunelerin malzeme sabiti değerlerinin 3669-4481 K aralığında olduğu saptanmıştır. İkinci aşamada üretilen numunelerin 3799-5063 K değerlerine sahip olduğu belirlenmiştir. Bu değerler NTC termistörlerin endüstriyel uygulamaları için istenen aralıktadır. Bor oksitin NTC termistörlerin üretiminde enerji tüketimi açısından önemli bir katkı olduğu tespit edilmiştir.
Özet (Çeviri)
Manufacturing sensors that detect environmental temperature changes is of great value in materials science, as they are crucial for many industries. Temperature sensors are materials called thermistors, whose electrical resistance changes with temperature. For commercial thermistors, which are obtained by mixing various metal oxides, the material constant values are expected to be in the range of 2000–5000 K. Electrical properties vary depending on the selected composition, the type and amount of additives, and the production conditions. In the first phase of the study, the effects of chromium oxide, titanium oxide, and iron oxide additives on the electrical and microstructural properties of Ni-Co-Mn-O-based compositions were examined. Boron oxide was added to these samples, which contained various metal oxide additives, to investigate the liquid phase effect. The samples with boron oxide were not calcined, whereas those without it were subjected to calcination at 900°C for 2 hours. The samples in this phase were sintered at 1100°C for 5 hours. In the second phase, the changes in the electrical and microstructural properties of Ni-Co-Mn-O-based NTC thermistors were investigated by increasing the amount of chromium oxide additive and the sintering temperature. Vanadium oxide was added to the samples in the second phase to examine the liquid phase effect, and these samples were not calcined. The sintering temperatures were set at 900, 1000, and 1100°C. Samples without vanadium oxide were calcined at 900°C for 2 hours, and their sintering temperatures were set at 1100, 1200, and 1300°C. Phase formation in all samples was determined by X-ray diffraction (XRD) analysis. Bulk density measurements were performed using the Archimedes method. The microstructure of the samples was examined using a scanning electron microscope. X-ray photoelectron spectroscopy analysis was performed to obtain information on the surface chemical properties of the samples. The electrical resistance of the samples was measured in the range of 25–85°C to calculate their resistivity, material constant, sensitivity coefficient, and activation energies. According to the XRD analyses, cubic spinel phase formation occurred in all samples produced in the first and second phases. The material constant values of the samples produced in the first phase were found to be in the range of 3669–4481 K. It was determined that the samples produced in the second phase had values of 3799–5063 K. These values are within the desired range for industrial NTC thermistor applications. It was also found that boron oxide is an important additive for NTC thermistor production in terms of energy consumption.
Benzer Tezler
- Fabrication of vanadium and niobium borides via milling-assisted solid state synthesis methods and sintering techniques
Vanadyum ve niyobyum borürlerin öğütme destekli katı hal sentezleme yöntemleri ve sinterleme teknikleri ile üretimi
ÖZGE BALCI
Doktora
İngilizce
2015
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü
PROF. DR. İSMAİL DUMAN
- Yeşil sentez ile çinko oksit ve magnezyum katkılı çinko oksit nanopartiküllerin sentezi, fotokatalitik ve antibakteriyel özelliklerin araştırılması
Green synthesis of zinc oxide and magnesium doped zinc oxide nanoparticles, investigation of photocatalytic and antibacterial properties
EBRU ORTADOĞULU SUCU
- Superconducting systems of low dimensionality
Düşük boyutlu üstüniletken sistemler
M. ZAFER GEDİK
Doktora
İngilizce
1992
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiPROF. DR. SALİM ÇIRACI
- Mikro ark oksidasyon işlemi uygulanmış ZA-8 alaşımının yüzey özelliklerinin incelenmesi
Investigation of surface properties of micro arc oxidized ZA-8 alloy
BERKAN ÇAMLIBEL
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT BAYDOĞAN
- Metanın oksidatif birleşme reaksiyonu için etkin katalizörlerin hazırlanması ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of efficient catalysts for oxidative coupling of methane
HASAN ÖZDEMİR
Doktora
Türkçe
2015
Kimya Mühendisliğiİstanbul ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ALİ GÜRKAYNAK