Aşınma amaçlı uygulamalar için alümina ile toklaştırılmış zirkonya-titanyum diborür (ATZ-TiB2) seramik kompozitlerinin üretilmesi

Abstract

Günümüzde geleneksel seramiklerden başka üstün özelliklere ve birçok kullanım alanına sahip seramikler üretilmeye başlanmıştır. Bu seramikler teknolojik seramikler diğer bir deyişle ince seramikler olarak adlandırılmaktadır. İnce seramikleri geleneksel seramiklerden ayıran en önemli özellikleri hammaddesinin çeşitli sentezleme metotları kullanarak yapay olarak hazırlanması ve pudra şeklindeki çok ince tozlardan üretilmesidir. Bu tez çalışmasında yüksek sıcaklığa ve aşınmaya dayanıklı alümina ile toklaştırılmış zirkonya titanyum diborür (ATZ-TiB2) seramik kompozit üretimi gerçekleştirilmiştir. ATZ-TiB2 kompozit malzeme üretimi için eşit mol oranlarında hazırlanan Mg-Y-TZP (%3 mol Y2O3 ve %8 mol MgO) tozuna, ağırlıkça %1 Alümina(Al2O3) ve ağırlıkça %0,5-%1-%1,5-%2 oranlarında TiB2 tozları ilave edilmiştir. Hazırlanan karışımda homojenliği sağlamak için bağlayıcılar ilave edilerek alkol ortamında gezegensel değirmende karıştırılmıştır. Elde edilen toz karışımı sırasıyla kurutma, eleme ve şekillendirme (tek eksenli pres ve CIP) aşamalarından sonra bağlayıcı uzaklaştırma ve belirlenen sıcaklık değerlerinde sinterleme işlemi yapılmıştır. Elde edilen numunelerin yoğunluk, sertlik-tokluk, XRD ve SEM analizleri yapılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre, istenen mekaniksel özeliklere sahip ATZ-TiB2 kompozit üretimi gerçekleştirilmiştir. Üretimi gerçekleştirilen bu kompozit malzemenin ısı motorlarında, enerji santrallerinde, kesici takımlarda ve otomotiv sektöründe sürtünmenin ve sıcaklığın fazla olduğu parçaların yapımı gibi endüstriyel uygulamalarda kullanılabileceği kanısına varılmıştır.

Nowadays, ceramics with superior properties and many areas of use are being produced besides traditional ceramics. These ceramics are called technological ceramics, in other words fine ceramics. The most important characteristics that distinguish the fine ceramics from traditional ceramics are the artificial preparation of the raw material using various synthetic methods and the production of very thin powders in the form of powders. In this thesis, high temperature and abrasion resistant alumina hardened zirconia titanium diboride (ATZ-TiB2) ceramic composite was produced. For the production of ATZ-TiB2 composite material in equal molar amounts of Mg-Y-TZP (3 mol% Y2O3 and 8 mol% MgO) powder, 1% Alumina (Al2O3) by weight and 0.5%, 1%, 1.5%, 2% by weight TiB2 powders were added. In order to ensure homogeneity of the prepared mixture, the binders were added and mixed in the alcohol environment in the planetary mill. The resulting powder mixture was separated from the drying, sieving and shaping (uniaxial press and CIP) steps, followed by binder removal and sintering at the determined temperature values. Densities, hardnesstoughness, XRD and SEM analyzes of the samples were made. According to the results, ATZ-TiB2 composite production with desired mechanical properties was realized. It is concluded that this composite material produced can be used in industrial applications such as heat engines, power plants, cutting tools and friction in the automotive sector and construction of parts with high temperature.