Farklı yöntemlerle şekillendirilmiş CaO/MgO katkılı stabilize edilmiş ZrO2 esaslı seramiklerin fiziksel ve elektriksel özelliklerinin incelenmesi
An investigation on physical and electrical properties of CaO/MgO-stabilized zirconia ceramics formed with different methods
Yazar: TAHSİN BOYRAZ
Danışman: PROF. DR. A. OKAN ADDEMİR
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2008
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, Kalsiya(CaO) ve Magnezya(MgO) ile stabilize edilmiş farklı karışımlardaki Zirkonya tozları çalışılmıştır. Toz karışımları (Ca(OH)2, Mg(OH)2 ve ZrO2 ) aseton ortamında yitriya (Y2O3) ile satabilize edilmiş zirkonya bilyeler kullanılarak değirmende hazırlanmıştır. Slip döküm, basınçsız sıcak şekillendirme, kuru presleme ve soğuk izostatik presleme yöntemleriyle şekillendirilmiştir. Daha sonra şekillendirilen numuneler 1300?1700 0C de 1?5 saat süreyle elektrikli fırınlarda normal atmosferde sinterlenmiştir. Sinterlenmiş bazı numuneler 1420 0C de 4 saat yaşlandırılmıştır. Sinterlenmiş numunelerin yoğunluk ve poroziteleri Archimedes metodu ile ölçülmüştür. Sinterlenmiş numunelerin mikroyapısal karakterizasyonu ve analizi taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve EDS kullanılarak yapılmıştır. Faz analizleri XRD ile Co K? radyasyonu kullanılarak yapılmıştır. Seramiklerin termal davranışlarının katrakterizasyonunda DTA ve DSC kullanılmıştır. Numunelerin doğru akım elektrik iletkenliğinin ölçünümde platin telli dört nokta ölçüm metodu kullanılmıştır. Ca-ZrO2 ve Mg-ZrO2 seramikler katı hal reaksiyon sentezlenmesiyle hazırlanmış ve elektriksel, fiziksel ve termal özellikleri analiz edilmiştir. t- ZrO2 ve c- ZrO2 fazlarının miktarlarında artan CaO ilavesi, sinterleme sıcaklığı ve sinterleme zamanı ile artış olduğu görülmüştür.

Abstract:
In present study, Calcia and Magnesia stabilized fine Zirconia powders in various ratios were studied. Powder mixtures (Ca(OH)2, Mg(OH)2 and ZrO2 ) were prepared in acetone and milled as wet with YSZ (yitria stabilized zirconia) balls. The slip casting, pressureless hot moulding, dry pressing and cold isostatic pressing techniques have been selected for forming of the partial stabilized zirconia with MgO and CaO. After completing this forming process, green ceramics were fired at 1300-1700 0C for 1-5 hours in an electric-heated furnace and then cooled quickly. Some of the fired ceramics were aged in the same furnace for 4 hours at 1420 0C. The density and porosity of sintered samples were measured by Archimedes principle. The microstructural characterization of the sintered samples was carried out using scanning electron microscopy. The morphological parameters of the various phases were characterized by using a semiautomatic image analyzer, EDS and the formed phases were analyzed by X-ray powder diffractometer using Co K? radiation. The thermal behavior of the ceramics was characterized by differential thermal analyzer DTA and DSC. The direct current (d.c.) electrical conductivity of each sample was measured in air using the four - probe method with platinum wire. Ca-ZrO2 and Mg-ZrO2 ceramics have been prepared by solid state reaction synthesis and the beneficial effects on the electrical, physical and thermal properties have been analyzed. t- ZrO2 and c- ZrO2 phase value increased with the addition of Calcia (CaO) and fired temperature and time.