B4C-TiB2-WC seramiklerinin sıcak pres tekniği ile üretimi

Abstract

B4C-TiB2-WC SERAMİKLERİNİN SICAK PRES TEKNİĞİ İLE ÜRETİMİ ÖZET B4C ün endüstride ön plana çıkması özellikle ikinci dünya savaşı sırasında ortaya çıkmaya başlamıştır. Askeri silah endüstrisindeki eksiklikleri gidermeye yönelik bilim adamları çalışmalara başlamış, 1950 lerden sonra, bor karbürün yapısı ve özellikleri üzerine yoğun araştırmalar yapılmıştır. B4C, yüksek sertlik, yüksek aşınma direnci, yüksek ergime sıcaklığı, iyi kimyasal kararlılık gibi üstün özellikleri nedeni ile modern mühendislik uygulamalarının vazgeçilmez malzemesi olarak görülmektedir. En sert üçüncü malzeme olması nedeni ile de öne çıkmaktadır. B4C genel olarak zırh yapımında, askeri helikopterlerde, uzay uygulamalarında, aşındırıcı malzeme olarak, kum püskürtme nozulu ve nükleer reaktörlerde kullanılmaktadır. Bu çalışmanın amacı değişen miktarlarda bor karbür, titanyum diborür, tungten karbür içeren kompozitin sıcak preste şekillendirilmesi ve elde edilen numunelerin mekanik ve mikroyapı özelliklerinin belirlenmesi olmuştur. Bu çalışmada B4C, TiB2, WC sistemi %85 B4C-%10TiB2-%5WC, %87.5 B4C- %10TiB2-%7.5WC ve %80B4C- %10TiB2.%10WC üç farkı karışım oranlarında hazırlanmışlardır. Hazırlanan toz karışımları 1900°C ve 2100°C sıcaklıkta sıcak preste sinterlenmiştir. Basınç 50 MPa, 80 MPa ve 100 MPa olarak 3 farklı değerde uygulanmıştır. Basınç, 30 ve 60 dakika süre ile yapılmıştır. Sinterleme sonucu elde edilen malzemelerin mekanik ve mikroyapı özellikleri incelenmiştir. Yapılan çalışmalar sonucunda, numunelerde en yüksek rölatif yoğunluk değeri %99,6 olarak elde edilmiştir. Deney koşulları 2100°C sıcaklık lOOMPa basınç ve 60 dk bekleme süresidir. Aym numunenin mikro sertlik değeri ölçülmüş ve 4087 kg/mm2 bulunmuştur. Aym koşullarda (1900°C, 50 MPa, 30 dk bekleme süresi) yapılan 3 deneyde WC miktarının artması eğme mukavemeti değerlerinin düşmesine sebep olmuştur. vı

PRODUCTION OF B4C-TIB2-WC CERAMICS BY HOT PRESS SUMMARY B4C start to be used in the industry with the Second World War. For the military needs scientists started the experiments. After 1950s researches about the boron carbide structure and specifications were made. B4C is an indispensable material in engineering applications because of its superior properties just like high stiffness, high strength of abrasive, high melting point, chemical inertness. It is at third place at the most hardest materials. It is used as an armor material for military helicopters, aerospace industry, in sand blasting nozzle and also in nuclear reactors. The aim of this thesis is defining of mechanical and micro structural properties of composite that has the ingredients at different amounts of boron carbide and titanium di-borite and tungsten carbide compound material those are shaped under hot press. At this thesis B4C, TiB2, WC system 85% B4C-10%TiB2-5%WC, 87.5%B4C- 10%TiB2-7.5%WC and 80%B4C- 10%TiB2.10%WC are prepared at three different mixing ratios. Those three mixtures are sintered at 1900°C and 2100°C in hot press. Pressure is applied at three different values as listed in order 50 MPa, 80 MPa and 100 MPa. The pressure is applied for 30 and 60 minutes. Mechanical and micro structural properties of the material, which is achieved from sintering process, are examined. Results of the experiments the maximum relative density value of the samples is 99.6%. Experimental conditions are temperature value of 2100°C, pressure value of lOOMPa and the duration is 60 minutes. The same sample has a measured micro hardness value of 4087 kg/mm2. At the same conditions the increase of WC percentage resultant the decrease of the bending strength of the material. Vll