Kapasitör deşarj tekniği ile seramiklerin kaynaklanması ve metal seramik arayüzey reaksiyonlarının belirlenmesi
Joining ceramics using capacitor discharge technique and determination of reactions at metal ceramic interfaces
Yazar: ORKUN TUNÇKAN
Danışman: PROF. DR. SERVET TURAN
Anadolu Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Seramik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2010
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering ; Seramik Mühendisliği = Ceramic Engineering
Dizin: Metaller = Metals ; Mikroskopi-elektron taramalı = Microscopy-electron scanning ; Seramikler = Ceramics

Özet:
Bu tez çalışması ile kapasitör deşarj tekniği kullanılarak seramik ve metallerin kaynaklanması ve aralarında gerçekleşen reaksiyonların ve reaksiyon ürünleri kompozisyonlarının belirlenmesi amaçlanmıştır. Seramik malzeme olarak Si3N4, TiCN kaplı Si3N4, SiAlON ve PZT malzemeler, aratabaka olarak ise, Ti, süperalaşım ve Ag kullanılmıştır. Kapasitör deşarj tekniği ile kaynaklama işleminden sonra, havada çeşitli sıcaklıklarda ısıl işleme tabi tutulan numuneler, taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve geçirimli elektron mikroskobu (TEM) incelemeleri için hazırlanmışlardır. Kaynaklanan ve ısıl işleme tabi tutulan numuneler sonradan, çeşitli SEM ve TEM teknikleri ile incelenmişlerdir. Analitik TEM teknikleri, N ve Si'un arayüzeye doğru şiddetli difüzyonunu ve Ti atomlarıyla etkileştiğini göstermektedir. Isıl işleme tabi tutulmayan Si3N4-Ti numunesinde, Ti3N2 reaksiyon tabakası ve Ti3N fazı, aratabakada oluşmuştur. Isıl işleme tabi tutulan numunede ise Ti3N2 reaksiyon tabakası ve Ti3N fazı yerine dentritik Ti2N fazının oluştuğu gözlenmiştir. Ayrıca ısıl işleme tabi tutulmayan ve ısıl işleme tabi tutulmuş numunelerin aratabakalarında sırasıyla, Ti3N ve Ti2N fazlarını çevreleyen Ti5Si3Nx fazı tespit edilmiştir. Si3N4-Süperalaşım numunesinde ise benzer şekilde, N ve Si'un arayüzeye difüzyonunun gerçekleştiği ve aratabakada özellikle Ni, Cr ve Fe atomları ile etkileştiği belirlenmiştir. Ayrıca MT-DATA programı ile bu sonuçlar desteklenmiştir.

Abstract:
The aim of this thesis is to join metals and ceramics by using capacitor discharge technique and to understand reactions occur between ceramic and metal and also to determine the compositional reaction products. Si3N4, TiCN coated Si3N4, SiAlON and PZT materials were used as a ceramic materials whereas Ti, superalloy and Ag were used as an interlayer. After capacitor discharge joining, some of the samples were heat treated of different temperatures and samples were prepared for scaninig electron microscpoy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM) investigations. Then, joined and heat treated samples were investigated by using various SEM and TEM techniques. Analytical TEM techniques showed that N and Si diffusion were intensely increased towards the interlayer and interacted with Ti atoms. Ti3N2 reaction layer and Ti3N phases on the Ti interlayer side were formed for the as-joined Si3N4-Ti samples. Whereas, Ti3N2 reaction layer and dendritic Ti2N phase were observed instead of Ti3N for the heat treated sample. Additionally, Ti5Si3Nx phase was present at the Ti interlayer surrounding the Ti3N or Ti2N for the as-joined and heat treated samples, respectively. For the Si3N4-Supperalloy samples, similarly, N and Si diffusion were occured towards the interlayer and interacted mainly with Ni, Cr and Fe atoms. Moreover, MT-DATA studies were supported by these results.