Sıcak presleme ile sinterlenmiş α-SiC matriksli B4C kompozitlerinin özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Silisyum karbür, sahip oldugu yüksek sertlik, düsük yogunluk, yüksek oksidasyondirenci, termal iletkenlik, termal sok dayanımı ve degismeyen egme mukavemetiözellikleri ile günümüzde dikkat çeken ileri teknoloji seramik malzemeleri arasındadır.Son zamanlarda, silisyum karbürün sekillendirilmesinde basınçsız sinterleme yöntemininkullanılmaya baslanması bu malzemeye olan ilgiyi daha da arttırmıstır.Daha önceki çalısmalarda, silisyum karbüre belli miktarlarda yapılan bor karbürilavesinin, farklı sıcaklıklarda silisyum karbürün yogunluk ve kırılma toklugudegerlerine yaptıgı etki incelenmis ve olumlu sonuçlar alınmıstır.Bu çalısmada SiC içine üç farklı oranda B4C ilavesi yapılmıs, hazırlanan toz karısımlarıve % 100 SiC içeren toz ile beraber üç farklı sıcaklıkta sıcak preste sinterlenmistir.Basınç ve zaman sabit tutularak sinterlemeler 50MPa basınç altında 1 saat süre ileyapılmıstır. Sinterleme sonucu elde edilen malzemelerin mekanik ve mikroyapı özellikleriincelenmistir. Bor karbür, hacimce % 5; 10 ve 15 oranlarında ilave edilmistir. Malzeme,2100°C, 2200°C ve 2250°C sıcaklıklarda sinterlenmistir.Yapılan çalısmalar sonucunda, numunelerde sertlik, artan bor karbür ilavesi ve sıcaklıgabaglı olarak artmaktadır. Bor karbür ilavesi yapılmayan numunelerde sertlik degeri 200ila 500 Vickers iken %15 B4C ilavesi yapılmıs malzemede, 22500C'de 2000 Vickersdegerine kadar artmıstır. B4C ilavesi ve artan sıcaklık, SiC'ün sinterlenebilme özelliginiolumlu yönde etkilemis, yapıdaki poroziteler azalmıs ve daha yogun bir kompozit eldeedilmistir. B4C gevrek bir malzeme olmasına ragmen, sinterlemeye olan bu olumlukatkısı, sıcaklıgın da yükselmesiyle beraber egme mukavemeti degerlerinde de artısasebep olmustur.Anahtar Kelimeler: silisyum karbür, bor karbür, sıcak pres, sinterleme, kompozit

Silicon Carbide, SiC, has received a special attention as advanced ceramic materialrecently since it offers superior properties such as high hardness, low bulk density, highoxidation resistance, thermal conductivity, thermal shock resistance. Recently,pressureless sintering has received attention as a most extensively practiced formingmethod for SiC.The effect of B4C addition on the densification of SiC was investigated as a function oftemperature by hot pressing. A fine grained microstructure exhibiting high fracturetoughness without formation of undesired discontinuous grain growth was obtained withan optimum B4C addition.In this study, B4C is added to SiC system in three different compositions and thenpowder mixtures and 100% SiC are hot pressed at temperatures of 2100°C, 2200°C and2250°C. Sintering pressure and time held constant, which are 50MPa and an hour. Aftersintering, specimens are studied by means of mechanical properties and microstructure.Boron carbide is added in ratios of 5%; 10%, 15% in volume.After sintering processes, hardness is affected by increasing temperature and addition ofB4C. Specimens without B4C additive had hardness values of between 200?500 Vickerswhile the specimen with 15% B4C addition sintered at 2250oC had hardness value of upto 2000 Vickers. Also, increasing temperature and addition of B4C effect the relativedensity of the specimens too because of the improvement in the sintering ability of SiC.In spite of the boron carbides brittle structure, rupture strength also increases with theaddition of B4C due to its positive influence to the sintering mechanism.Keywords: silicon carbide, boron carbide, hot pressing, sintering, composite