Silisyum karbür esaslı ileri teknoloji seramiklerin dökümü, sinterlenmesi ve karakterizasyonu
Slip casting, sintering and characteristics of silicon carbide based high technology ceramics
Yazar: YUSUF ALPER AKINALP
Danışman: DOÇ. DR. LEVENT CENK KUMRUOĞLU
Sivas Cumhuriyet Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Silisyum karbür, düşük kütle yoğunluğu, yüksek sertlik, yüksek ısı iletkenliği ve mükemmel termal şok ve korozyon direnci gibi üstün özellikleri nedeniyle önemli bir mühendislik seramik malzemesi olarak bilinmektedir. İleri teknoloji seramiklerin mühendislik malzemelere uygulanması, büyük ölçüde karmaşık şekilli parçaların kabul edilebilir bir maliyetle güvenilir bir şekilde seri üretim olasılığına bağlıdır.
İleri teknoloji seramiklerden olan silisyum karbür birçok seramik gibi ticari olarak toz formunda bulunur ve toz metalurjisi yöntemi ile üretilmektedir. Toz metalürjisi ve Slip döküm, seramiklerin üretimi aşamasında sıklıkla kullanılan yöntemler olup, üretim aşaması esnasında farklı şekillendirme teknikleri kullanılarak şekillendirilir akabinde sinterleme ile üretilirler.
Silisyum karbür, oksitli seramiklere göre sinterlenmesi ve üretimi oldukça güç bir malzemedir. Silisyum karbür, kovalent bağlı bir atomik bağ yapısına sahip olup sinterleme sürecinde ilave sinterleme ajanı eklentileri olmadan düşük sıcaklarda sinterlenmesi oldukça güçtür. Bu çalışmanın amacı, silisyum karbür esaslı seramiklerinin alçı kalıba slip döküm yöntemi kullanılarak pota/kroze formunda şekillendirilmesi ve tipik sinterleme sıcaklıklarından daha düşük sıcaklarda sinterlenerek üretiminin gerçekleştirilmesidir.
Bu çalışmada 4 farklı kompozisyonda hazırlanan silisyum karbür esaslı tozlar nihai hedef ürün şekli olan pota formunda slip döküm yöntemi ile dökülmüş ve 1700 °C'de 8 saat süreyle ile sinterlenmiştir. Üretilen silisyum karbür esaslı potaların yoğunluk ölçümü, gözenek tayini, tane yapısı, tane şekli, elementel analizi, faz analizleri ve yüzey yapıları ve mikroyapısal analizleri gerçekleştirilmiştir.
Yapılan çalışmalar sonucunda silisyum karbür tozlarına sinterleme ajanı olarak ilave edilen toz formundaki Al2O3-Y2O3-CaO oksitlerinin kullanıldığı pota formundaki ürünün sinterleme sonrasında en yüksek yoğunluk, en düşük gözeneklilik değerine ve en iyi mikroyapısal sinterleme yüzeyine sahip olduğu anlaşılmıştır. Diğer pota numunelerinin karakterizasyon değerlerinin daha düşük seviyelerde olduğu belirlenmiştir.

Abstract:
Silicon carbide is known as an important engineering ceramic material due to its outstanding properties such as low bulk density, high hardness, high thermal conductivity and excellent thermal shock and corrosion resistance. The application of high-tech ceramics to engineering materials depends on the possibility of reliably mass production of highly complex shaped parts at an acceptable cost.
Silicon carbide, which is made of high-tech ceramics, is commercially available in powder form like many ceramics and is produced by powder metallurgy. Powder metallurgy and Slip Casting are the most frequently used methods during the production of ceramics, they are formed by using different shaping techniques during the production phase and then they are produced by sintering.
Silicon carbide is a material that is very hard to sinter and is very difficult to manufacture. Silicon carbide has a covalently bonded atomic bond structure and is very difficult to sinter at low temperatures without additional sintering agent inserts during the sintering process. The aim of this study is to produce silicon carbide-based ceramics in the form of crucible by using slip casting method and to produce by sintering at temperatures lower than typical sintering temperatures.

In this study, the silicon carbide based powders prepared in 4 different compositions were poured into the final target product form in the form of a crucible by slip casting method and sintered at 1700 ° C for 8 hours. Density measurement, pore analysis, grain structure, grain shape, elemental analysis, phase analysis and surface structures and microstructural analysis of the silicon carbide-based crucibles were performed.
As a result of the studies carried out in the form of sintering agent silicon carbide powder in the form of Al2O3-Y2O3-CaO oxides used in the form of crucible after sintering the highest density, the lowest porosity and the best microstructural sintering surface has been found to have. The characterization values of the other crucible samples were determined to be lower.