İkili seramik malzemelerin birlikte presleme-sinterleme, mikroyapı ve mekanik özelliklerinin karakterizasyonu
Microstructural and mechanical characterization of co-pressed, co-sintered ceramic bi-materials
Yazar: AHMET KARATAŞ
Danışman: YRD. DOÇ. EMRE YALAMAÇ
Celal Bayar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Konstrüksiyon ve İmalat Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering ; Seramik Mühendisliği = Ceramic Engineering

Özet:
Bu çalışmada, alümina (Al2O3), magnezyum alüminat spinel (MgAl2O4) tozları tek eksenli kuru presleme yöntemiyle birlikte preslenmiş ve bu malzemelerin peletleri üretilmiştir. Üretilen ikili malzemelerin peletlerinin yanında alümina ve spinel tozları tek başlarına preslenerek bu malzemelerin de peletleri üretilmiştir. Üretilen bu malzemeler 1600 ºC'de 4 saat süreyle ya da 1600 ºC'de hiç beklemeden sinterlenmiş ve yoğun yapılı malzemeler üretilmeye çalışılmıştır. Üretilen bu ikili malzemelerin çeşitli mikrokarakterizasyon testleri yapılmıştır. İkili malzemelerin alümina, spinel ve ara yüzeyleri nanoindentasyon tekniği ile 300, 400, 425 ve 450 mN iz yükünde elastisite modülü ve indentasyon sertliği ölçülmüştür. İkili malzemelerin her bölgesi için maksimum ve minimum batma derinliği ve esnek toparlanma oranları ölçülmüş ve elde edilen sonuçlar literatürle karşılaştırılarak değerlendirilmiştir. İkili malzemelerin alümina ve spinel kısımlarının iz çatlağı yöntemi ile kırılma tokluğu değerleri ölçülmüştür ve çıkan sonuçlar teorik sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Üretilen tekli malzemelerin göreceli yoğunlukları ölçülmüş ve sonuçlar kendi aralarında kıyaslanmıştır. Tekli malzemelerin Vickers sertlikleri ölçülmüş ve çıkan sonuçlar kendi aralarında mukayese edilmiştir. Üretilen tekli ve ikili malzemelerin sinterleme sonrası mikroyapıları optik mikroskop ve taramalı elektron mikroskobuyla incelenmiştir. Taramalı elektron mikroskobundan alınan görüntülerden alümina ve spinel tekli malzemelerinin tane boyutları ölçülmüş ve sonuçlar değerlendirilmiştir. Beraber sinterlemeyle alümina ve spinel arasında oluşan ara yüzey incelenmiş ve taramalı elektron mikroskobuyla oluşan ara yüzeyin kalınlığı ölçülmüştür. Alümina-spinel ikili malzemesinin ara yüzeyinde oluşan tabakanın kalınlığı malzeme çeşidine ve sinterleme süresine bağlı olarak karşılaştırılmıştır.

Abstract:
In this study alumina (Al2O3), magnesium aluminate spinel (MgAl2O4) powders were uniaxially co-pressed, thus green compact of bi-materials were produced. Besides production of bi materials, alumina and spinel powders were also uniaxially pressed and mono materials produced by this way. The produced monomaterials and bi-materials green compacts were sintered at 1600 ºC for 4 hours soaking or without soaking and dense materials were tried to produce. For each part of bi materials's indentation hardness and elastic modulus were tested by indentation technique with the applying loads of 300, 400, 424 and 450 mN. Maximum and minimum indentation depth and elastic recovery rate of bi-materials were measured for each region and the obtained results were compared with literature and evaluated. Indentation fracture toughness of alumina and spinel parts of bi-materials were measured and the results were discussed with each other and also compared with theoretical results. Archimedes density of mono-materials were measured and discussed with each other. Vickers hardness of mono-materials were tested and discussed with each other. After sintering, microstructure of mono-materials and bi-materials were investigated under optical microscope and scanning electron microscope. Average grain size of mono-materials (alumina and spinel) were measured from scanning electron microscope and dicussed. Thickness of interface layer formation between alumina and spinel were discussed depending on kind of material and duration of sintering.