Ağırlıkça %2 MgO ve %2 TiO2 katkılı alümina seramiğinin farklı sıcaklıklarda sinterlenmesi ve karakterizasyonu
Sintering of 2 wt. % MgO and 2 wt. % TiO2 doped alumina ceramic at different temperatures and its characterization
Yazar: ENDER ÇİNAZ
Danışman: PROF. DR. ABDÜLKADİR OKAN ADDEMİR
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Alümina seramik = Alumina ceramic ; Karakterizasyon = Characterization ; Seramik malzemeleri = Ceramic materials ; Sinterleme = Sintering

Özet:
Geleneksel yöntemler kullanıldığında istenen yoğunlukta alumina üretmek için 1700°C'nin üzerinde sıcaklıklar gerekir. Yüksek sıcaklıklarda sinterleme hem ekonomik değildir hemde üretim zorluklarını beraberinde getirir. Bu nedenle aluminanın düşük sıcaklıklarda sinterlenmesi için bazı katkıların kullanılması gerekmektedir. Bu katkılar genellikle; Cr2O3, MgO, TiO2, MnO2, MnO ve ZrO2'dir.Bu çalışmada amaç ağırlıkça %2 MgO ve %2 TiO2 katkısıyla alüminanın düşük sıcaklıklarda ve istenen özelliklerde sinterlenebilmesini sağlamaktır. Ağırlıkça %2 MgO ve %2 TiO2 katkılı alümina elde etmek için öncelikle toz karışımları hazırlanmış, bağlayıcı ve ethanol katksıyla atritörde karıştırılarak homojen bir karışım sağlanmıştır. Etüvde kurutularak ethanol katkısı uzaklaştırılan karışım soğuk preslemede 200 MPa yük altında şekillendirilmiştir. Bağlayıcı uçurma fırınında kurutulan numuneler 1300°C, 1400°C ve 1500°C'de 2 saat sinterlenmiştir. Sinterlenen numunelerin özelliklerinin belirlenmesi amacıyla pişme küçülmesi, yoğunluk, üç nokta eğme mukavemeti ve sertlik deneyleri yapılmıştır. Ayrıca XRD ile sinterleme sonrası oluşabilecek fazlar belirlenmiş, SEM ile de başlangıç tozları ve sinterlenen malzemelerin mikroyapı incelemeleri yapılmıştır. Yapılan bu fiziksel ve mekanik testler neticesinde üretilen MgO ve TiO2 katkılı alümina seramik malzemenin özellikleri üzerine sinterleme sıcaklığının etkileri incelenmiş, sonuçlar verilmiş ve tartışılmıştır.Ağırlıkça %2 MgO ve %2 TiO2 katkılı alüminanın 1300 ve 1400°C'de sinterlenmesi sonucu malzemede yüksek porozite ve düşük yoğunluk özellikleri nedeniyle istenen sonuç sağlanamamıştır. Ancak 1500°C sinterleme sıcaklığında olumlu sonuçlar alınmıştır ve alüminanın katkılarla nispeten düşük sıcaklıklarda sinterlenebileceğini göstermiştir.

Abstract:
If alumina powders are prepared by tradiotional methods, the sintering temperature should be over 1700°C to get a dense alumina sintered body. Sintering at high temperatures is not economic and has some difficulties at production. For sintering at low temperatures some additives must be added to the composition of alumina.The main aim of this study is to sinter 2 wt. % MgO and 2 wt. % TiO2 added alumina at lower sintering temperatures. Firstly, powder compositions are wet milled with ceramic binder and ethanol to obtain a homogeneous mixture and then dried in drying oven. And powder mixture were pressed. Pressed and dried specimens were sintered for 2 hours at 1300°C, 1400°C and 1500°C. To investigate of the sintered specimens properties firing shrinkage, density, three point bending strength and hardness tests were done. Furthermore, phases formed after sintering were detected by XRD analysis. Microstructural analysis of initial powders and sintered specimens were characterized by SEM. With the assistance of physical and mechanical experiments results, the effect of sintering temperature on the sintered samples properties are given and discussed.Results of sintering 2 wt. % MgO and 2 wt. % TiO2 added alumina at 1300 and 1400°C was not successful because of high porosity and lower density. But also good results of sintering at 1500°C showed that alumina can be sintered at lower sintering temperature.