Dinamik karbotermal indirgeme ile bor karbür tozu üretim parametrelerinin incelenmesi
Investigation of boron carbide powder production parameters by dynamic carbotermal reduction
Yazar: AYKUT ÖZKAN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ NURAY CANİKOĞLU
Sakarya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Anahtar Kelimeler: Bor Karbür, Bor oksit, Dinamik Karbotermal İndigeme (DKTİ),
Toz Üretimi.

Karbotermal İndirgeme yöntemi, ileri teknolojik seramik malzemelerin üretim
yöntemlerinden biridir. Yapılan bu tez çalışmasında karbotermal indirgeme
yönteminin biraz daha geliştirilmesiyle Dinamik Karbotermal İndirgeme yöntemiyle
toz üretimi gerçekleştirilmiştir. Bu yöntem ile kullanılan hammaddeler reaksiyon
boyunca hareket ettirilmektedir. Bu durum üretilen ileri teknolojik seramiklerin
üretim kalitesini arttırmakta, ayrıca üretim sıcaklığını ve süresini de azaltmaktadır.

Bu çalışmada, başlangıç hammaddeleri olarak bor oksit (B2O3) ve karbon karası
kullanılmaktadır. Uygun stokiometride hammaddelerden karışımlar hazırlanmış ve
bor karbüre (B4C) dönüşümleri incelenmiştir. Ayrıca, katkı ilavesi olarak ise yitrium
oksit (Y2O3) ve alümina (Al2O3) kullanılarak ürün özelliklerine ve prosese etkileri
incelenmiştir. Kullanılacak olan toz karışımları granülatör ile granül haline
getirilmiştir. Hazırlanan granüllerden Ar atmosferi altında grafit reaktör içerisinde
B4C tozu elde edilmiştir. Bu çalışmada, geliştirilen DKTİ yöntemi ile 4 dv/dk'lık
reaktör dönme hızında granül hazırlama aşamasındaki granülatörün hızı (300 dv/dk
ve 6000 dv/dk), reaksiyon sıcaklığı (1400 oC, 1450 oC ve 1500 oC), reaksiyon süresi
(1 dk, 60 dk ve 120 dk), kullanılan gaz (Ar ve C3H8) ve katkı ilaveleri (Y2O3 ve
Al2O3) gibi çeşitli test parametreleri incelenmiştir. Elde edilen ürünler XRD ve SEM
analizleri ile karakterize edilerek optimum şartlar belirlenmiştir.

Abstract:
Keywods: Boron Carbide, Boron Oxide, Dynamic Carbothermal Reduction, Powder
Production

The Carbothermal Reduction (CR) is one of the methods used in the synthesis of
advanced ceramics. In this thesis, the method of carbothermal reduction has been
optimized by realizing the synthesis in a moving system using the novel method of
Dynamic Carbothermal Reduction (DCR). In this method, the raw powders are in
move throughout the reaction, which consequently increases the quality of the
advanced technical ceramic's powders. Furthermore, both the synthesis temperature
and duration are decreased.

Boron oxide (B2O3) and carbon black were used as starting raw powders in this
study. The mixing of raw powders was adapted in the appropriate stochiometric
conditions and boron carbide (B4C) synthesis was examined. Moreover, the effects of
yttrium oxide (Y2O3) and alumina (Al2O3) additives on the product properties and the
process, were investigated. Granules of the powder mixtures were obtained using a
granulator, at a speed varying between 300 and 6000 rpm. B4C powders were
obtained from the prepared granules in graphite reactor under Ar atmosphere, at a 4
rpm reactor rotation. The reaction temperatures investigated were 1400°C, 1450°C
and 1500°C, whereas the reaction times were 1, 60, 120 min. various parameters
such as gas mixtures (Ar and C3H8) and additives (Y2O3 and Al2O3) were
investigated. The synthesized powders were characterized by XRD and SEM
analysis and the optimum conditions were determined.