Low temperature boron carbide synthesis

Abstract

Dünyanın en sert üçüncü malzemesi olan bor karbür (B4C), karbotermik indirgeme reaksiyonu kullanılarak sentezlenmiştir. İleri seramik mazlemesi olan B4C sentezi, tarımsal atıkların tekrardan kullanılması ile denenmiştir. Bu çalışmada üç farklı method uygulanmıştır ve sentezlere hava, azot, ve argon gazı atmosferlerinde çalışılmıştır. Birinci metotta B4C, farklı miktarlardaki işlem görmemiş kabuklar ve bor oksit karıştırılarak 1000-1250 °C arasında ısıtılarak sentezlenmiştir. İkinci metotta; kabuklar sülfirik asit içerisinde bir hafta bekletilerek karbonizasyon sağlanmıştır. Karbonize kabuklar ve borik asit farklı oranlarda karıştırılıp 1300-1450 °C arasında ısıtılarak B4C sentezlenmiştir. Son olarak üçüncü metotta, kabuklardan aktif karbon edilmiştir. Aktif karbon tekrar borik asit ile farklı oranlarda karıştırılarak 1400-1450 °C sıcaklıklar arasında sentezlenmiştir. Elde edilen örnekler klasik hidroklorik asit ile saflaştırılmıştır. Elde edilen bor karbür ürünleri FTIR, XRD ve SEM analizleri kullanılarak karakterize edilmiştir.

Boron carbide (B4C), the third hardest material in the World, was synthesized by carbothermic reduction reaction. Advanced ceramic B4C synthesis was performed by recyclable of agricultural wastes. Three different methods were applied in this study and the synthesis reactions were carried out under air, nitrogen, and argon gas atmosphere. In the first method, different amount of unprocessed nut shells and boron oxide mixture were heated at between 1000-1250 °C. In the second method, nut shells were carbonized by leaching in sulfuric for one week. Different amount of carbonized shells and boric acid were mixed and heated at between 1300-1450 °C. Finally, in the third method, activated charcoal was obtained from shells. B4C was synthesized by mixture of activated carbon and boric acid with different ratios at between 1400-1450 °C. After synthesis process, the obtained products were purified by classical hydrochloric acid treatment. The obtained B4C products were characterized by FTIR, XRD, and SEM analysis.