Yönlendirilmiş mullit/zirkonya seramiklerinin mekanik özelliklerinin araştırılması
Mechanical properties of mullite/zirconia ceramics
Yazar: CEM ÖZTÜRK
Danışman: Y.DOÇ.DR. YAHYA KEMAL TÜR
Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü / Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2006
Konu: Seramik Mühendisliği = Ceramic Engineering

Özet:
Mullit ileri seramik uygulamaları için bir umut vaat etmektedir fakat düşükkırılma tokluğu ve sinterlenmesindeki zorluklar daha yaygın endüstriyeluygulamaları açısından temel engellerdir. Bu yüzden, mullitin kompozit malzemeolarak üretilmesi yaygın bir şekilde çalışılmaktadır. Bu çalışmada mullit/zirkonyaseramik kompozitleri alümina ve zirkon tozlarının bir reaktif karışımındanhazırlanmıştır.Şerit döküm yöntemiyle şekillendirilmiş numunelerde şablon tane olarakiğnemsi alüminyum borat taneleri mulliti çekirdeklendirmek ve [001] yönündeyönlendirmek için kullanılmıştır. TiO2 ve MgO katkıları alümina silikat camınımodifiye ederek yoğunlaşmayı artırmaları için kullanılmıştır. Yönlenme x-ışınıkırınımından yararlanan rocking curve ve Lotgerin faktör analizi ile karakterizeedilmiştir. Yönlenmenin elastik modül ve mukavemet üzerindeki etkisi, şablonlu tanebüyümesi ile çeşitli derecelerde tane yönlenmesine sahip ve farklı miktarlarda şablontane (ağ %5?15) içeren numuneler üretilerek araştırılmıştır.Sonuç olarak, başlangıç şablon içeriği arttıkça sinterleme sıcaklığının düştüğüve kapalı gözeneklerin azaldığı tespit edilmiştir. Bunun dışında başlangıç şabloniçeriklerinin mekanik özellikler üzerine direkt olarak bir etkisi gözlemlenmemiştir.Ancak şablon tanelerin başlangıç yönlenmelerinin mekanik özellikleri büyük ölçüdeetkilediği ortaya çıkarılmıştır. Örneğin rasgele yönlenmiş mullit içeren numuneninmukavemeti 175MPa'dan, mullitin [001] doğrultusunda yönlendirmesi sayesinde298 MPa'ya yükselmiştir (ağ %10 şablon içeren). Benzer şekilde elastik modüldeğeri rasgele için 163 GPa'dan 210 GPa'a arttığı gözlenmiştir.

Abstract:
Mullite is a promising candidate for advanced ceramic applications but its lowfracture toughness and difficulties in sintering are the main limitations for morewidespread industrial applications. Therefore, production of mullite compositematerials is being studied extensively. In this study, mullite/zirconia ceramiccomposites were prepared from a reactive mixture of alumina and zircon powders.Samples were formed by tape casting method and acicular aluminum borateparticles were used as templates to nucleate and texture mullite grains in the [001].Additives, TiO2 and MgO, were used to modify aluminosilicate glass to increasedensification. The texture was characterized by using Logering factor and rockingcurve analyses, utilizing x-ray diffraction. Effect of texturing on Young?s modulusand strength was investigated by fabricating samples with varying degree of grainorientation by templated grain growth.It was found that the sintering temperature and amount of closed pores weredecreased with increasing initial template content. Other than this, a direct effect ofinitial template content on mechanical properties was not observed. But it wasobserved that the initial orientation of template particles considerably affectedmechanical properties. For example, the flexural strength of randomly orientedmullite has increased from 175 MPa to 290 MPa by orienting mullite in [001]direction. Similarly, it was observed that, the value of elastic modulus in randomlyoriented mullite increased from 163 GPa to 210 GPa.