Seramik matrisli kompozit malzemelerin elektrik akımı destekli sinterleme (SPS) yöntemi ile tribolojik özelliklerinin geliştirilmesi
Improvement of tribological properties of ceramic matrix composite materials by spark plasma sintering (SPS) technique
Yazar: BİLGE YAMAN
Danışman: PROF. DR. HASAN MANDAL
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2009
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering ; Seramik Mühendisliği = Ceramic Engineering
Dizin: Aşınma = Wear ; Aşınma davranışı = Wear behavior ; Aşınma dayanımı = Wear resistance ; Seramikler = Ceramics ; Tribolojik özellikler = Tribological properties

Özet:
Seramik matrisli kompozit malzemeler sahip olduğu mekanik, kimyasal ve ısıl özellikler nedeniyle tribolojik uygulamalar için yaygın olarak tercih edilmektedir. Ancak yeni bir yöntem olan elektrik akımı destekli sinterleme (SPS) metodu ile sinterlenmiş seramik matris ve kompozit malzemelerin tribolojik davranışları daha önce detaylı olarak incelenmemiştir. Bu tez çalışmasında, SiAlON, tungsten karbür (WC) ve alümina (Al2O3) monolitik seramik malzemeler ile molibden silisit (Mo5Si3), silisyum karbür (SiC), kübik bor nitrür (cBN) takviye edilerek geliştirilmiş kompozit malzemeler; SPS metodu ile üretilerek tribolojik davranışlarının incelenmesi ve temel başarı ölçütü olarak aşınmanın azaltılması hedeflenmiştir. Bu doğrultuda, seramik matris ve kompozitlerin tribolojik özelliklerine; üretim yöntemi, kompozisyon, mikroyapı, takviye malzemesi, katı yağlayıcı, mekanik ve ısıl özelliklerin etkisi araştırılmıştır. Elde edilen sonuçlar; en etkili parametrenin tane boyutuna bağlı olarak mikroyapıdaki değişimin olduğunu göstermiştir. Bu şekilde çok ince tane boyutuna (nano) sahip malzeme üretimine olanak sağlayan elektrik akımı destekli sinterleme yönteminin aşınmanın etkili olduğu uygulamalar için malzeme üretiminde önemli olacağı düşünülmektedir.Anahtar Kelimeler: Triboloji, Seramik matrisli kompozit malzemeler, Elektrik akımı destekli sinterleme yöntemi (SPS), Aşınma mekanizmaları.

Abstract:
Ceramic matrix composites are widely preferred in tribological applications due to their high mechanical, chemical and thermal properties. However, the tribological behaviour of ceramic matrix composites sintered by a novel technique; spark plasma sintering (SPS) method is not previously studied in detail. For this purpose, it is aimed to investigate and determine the tribological properties of spark plasma sintered SiAlON, tungsten carbide (WC) and alumina (Al2O3) as monolithic materials and improved composites reinforced by molibdenium silicide (Mo5Si3), silicon carbide (SiC), cubic boron nitride (cBN). The effects of sintering method, compositional variation, microstructure, secondary phase addition, solid lubricants, mechanical and thermal properties are investigated. As a result, microstructure depending on grain size variation is found to be the most effective parameter. According to the results, it is believed that spark plasma sintering method which allows the ability to obtain microstructures with very fine grain size, would play an important role for the material design process in tribological applications.Keywords: Tribology, Ceramic matrix composite materials, Spark plasma sintering (SPS) method, Wear mechanisms.