Tek kristal perovskit yapılı SrTiO3 içeren BNT esaslı seramik kompozit üretimi ve özelliklerinin incelenmesi
Production of BNT based ceramic composite containing SrTiO3 single crystal perovskite and investigation of their properties
Yazar: NERGİS OĞUZ
Danışman: PROF. DR. UĞUR ŞEN
Sakarya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Dielektrikler = Dielectrics ; Perovskitler = Perovskite ; Seramik malzemeleri = Ceramic materials ; Tek kristaller = Single crystals

Özet:
Kurşun (Pb) içeren perovskit yapılı seramikler çağımızda en çok tercih edilen seramiklerdir. Kurşun kirliliğinin doğamıza verdiği zarar günden güne artmaktadır ve insan sağlığını tehdit etmektedir. Çevresel sorunlara ilişkin küresel farkındalık, son yıllarda geleneksel Pb bazlı seramiklere bir alternatif olarak kurşunsuz piezo seramiklerin araştırılmasını teşvik etmiştir. Avrupa Birliğinin Kurşun Zirkonat Titanat (PZT) malzemeye alternatif olacak malzemeler üretilmesi isteği üzerine Bi0,5 Na0,5TiO3 (BNT) ve Ka0,5 Na0,5NbO3 (KNN) yeni bulunan malzemelerdir. Yapılan çalışmada BNT malzemeye SrTiO3 tek kristal bileşiği ilave edilmiştir. SrTiO3 tek kristal malzeme ilavesiyle BNT seramik malzemenin elektriksel özelliklerinde ki değişim incelenmiş, faz analizleri yapılmıştır. İlk olarak tek kristal malzeme olan SrTiO3 üretilmiştir. Ardından BNT seramik malzemeyi oluşturan tozlarla sitokiyometrik oranlarda bir araya getirilmiştir. Bilyeli değirmen ile öğütme işlemi yapılmıştır. Öğütmenin ardından kurutma işlemi ve kalsinasyon işlemi uygulanmıştır. Bu işlemlerin ardından ikinci öğütme gerçekleştirilmiştir. Hazırlanan toz bileşimleri 200 MPa'lık basınç ile soğuk izostatik presleme işlemine tabii tutulmuştur. Pelet halindeki numuneler 1180 0C'de 1 saat 5 0C/dk sinterlenmiştir. Elde edilen seramik malzemede meydana gelen fazlar X-Işını Difraktometresi (XRD) ile analiz edilmiştir. Tane morfolojilerinde meydana gelen değişimler Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) kullanılarak incelenmiştir. Arşimet tekniği kullanılarak malzemelerin yoğunlukları ölçülmüştür. Sonuç kısmında çalışmaya dair elde edilen veriler değerlendirilmiştir.

Anahtar kelimeler: Dielektrik, BNT, Perovskit

Abstract:
Perovskite ceramics containing lead (Pb) are the most preferred ceramics in our time. The damage caused by lead pollution to our nature is increasing day by day and threatens human health. Global awareness of environmental issues has stimulated the search for lead-free piezo ceramics as an alternative to traditional Pb-based ceramics in recent years. Bi0.5 Na0.5TiO3 (BNT) and Ka0.5 Na0.5NbO3 (KNN) are newly found materials upon the request of the European Union to produce materials that will be an alternative to Lead Zirconate Titanate (PZT). In this study, SrTiO3 single crystal compound was added to the BNT material. With the addition of SrTiO3 single crystal material, the change in the electrical properties of the BNT ceramic material was examined and phase analyzes were made. First, the single crystal material SrTiO3 was produced. Then, BNT was combined with the powders that make up the ceramic material in cytochiometric ratios. Grinding was done with a ball mill. After grinding, drying process and calcination process were applied. After these processes, the second grinding was carried out. The prepared powder compositions were subjected to cold isostatic pressing with a pressure of 200 MPa. The pelleted samples were sintered at 1180 ˚C for 1 hour at 5 ˚C/min. The phases formed in the obtained ceramic material were analyzed by X-Ray Diffractometry (XRD). Changes in grain morphology were examined using Scanning Electron Microscopy (SEM). Densities of materials were measured using the Archimedean technique. In the conclusion part, the data obtained from the study were evaluated.

Keywords: Dielectric, BNT, Perovskite