Mullit-Zirkonya seramik kompozitlerinin reaksiyon sinterlemesi yöntemi ile elde edilmesi ve stransiyum oksit katkısısnın etkisi

Abstract

ÖZET Mullit-zirkonya seramik kompozitlerinin, tepkime sinterlemesi yöntemi ile alümina ve zirkon ham maddelerinden üret i İme 8 i üzerinde çalışılmıştır. Tepkime sinterlemesi ve diğer sinterleme yöntemlerinde, sinterlemeye yardımcı olarak katkı maddeleri kullanılmaktadır. Bu tezde stronsiyum oksit katkısının etkisi araştırılmıştır. Araştırmada, yüksek saflıkta ve mikron altı tane boyutunda alümina, zirkon ve stronsiyum oksit kullanılmıştır. Alümina ve zirkon, tepkime için gerekli olan stokiometrik oranlarda, stronsiyum oksit ise ağırlıkça %0.125, 560.25, %0.50, %1.25 miktarlarında karıştırılmıştır. Malzemelerin karıştırma işlemi bilyalı değirmende izopropil alkolde yapılmış ve örnekler preste, çift etkili kalıpta şekillendirilmiştir. Sinterleme 1450°, 1500°, 1600°C da 1/2, 1, 2 ve 4 saatlik surelerle yapılmıştır. Sinterlenen örneklerin pişme küçülmeleri ölçülmüş, kütle yoğunluğu ve görünür gözeneklilikleri suda kaynatma ve civada batırma yöntemi İle bulunmuştur. X-ışmları difraksiyon eğrileri alınarak tepkime sonucu oluşan fazlar saptanmış ve tarama elektron mikroskobunda mikroyapı fotoğrafları çekilmiştir. Örneklerin üç noktada eğme deneyi ile kırılma dayanımı ve Vickers indentasyon tekniği ile kırılma tokluğu ölçülmüştür. Belli miktarlardaki stronsiyum oksitin malzemenin yoğunlaşmasında ve mekanik özellikleri üzerinde büyük etkisinin olduğu görülmüştür. Az miktarlarda stronsiyum oksitin, daha düşük sıcaklıklarda ve daha kısa sürelerde sinterlemeye olanak sağlayarak, endüstriyel uygulamada önemli rol oynayabileceği düşünülmektedir.

ABSTRACT The production, of mullite-zirconia ceramic composites by reaction sintering using alumina and zircon as raw materials has been studied. In reaction sintering various additives are used as sintering aid. In this thesis, the effect of strontium oxide addition on the sintering of mull ite- zircoaia ceramics has been investigated. Throughout the research high purity and submicron size alumina., zircon and strontium oxide have been used. In the mixture alumina and zircon were in stoichiometric amounts and strontium oxide was in 0.125, 0.250, 0. 500 and 1.250 weight percent. The raw materials were mixed by ball-milling' in iaopropyl alcohol and specimens were formed by biaxial pressing. The sintering was carried out at 1450°C, 1500°C and 1600°C for 1/2, 1, 3 and 4 hours. The firing shrinkages, bulk densities and apparent porosities were measured on sintered samples. For the last two measurements, boiling in water and mercury displacement methods were used. The phases developed at the end of reaction sintering were determined from x-ray diffraction patterns. Hicrostructural studies were performed by using scanning electron microscope. Three-point bending and Vickers indentation technique were used to measure the fracture strength and fracture toughness of the samples respectively. It has been found that certain amounts of strontium oxide were considerably effective on the densification and mechanical properties of the material studied. Small amounts of strontium oxide addition was found to be effective in decreasing sintering time and temperature which is believed to be very important in industrial applications.