Si3N4 matriksli SiC kompozitlerinin sinterlenmesinde C veya SiC ilavesinin etkisi

Abstract

Bu tez çalışmasında, Si3N4 matriksli SiC kompozitlerinin sinterlenmesinde C veya SiC ilavesinin etkisi araştırılmıştır. İn-situ reaksiyon oluşumu için, Si3N4 ,Y2O3 , AlN, bağlayıcı ve etanol karışımına değişen oranlarda C karası tozu katılarak farklı bileşimlerde numuneler hazırlanmıştır. Ayrıca direkt SiC ilave edilen numunelerde hazırlanarak karşılaştırmalar yapılmıştır. Deneylerin sonucunda elde edilen SiC yapıları incelenerek, farklı C karası yüzdelerinde reaksiyonun gelişimi analizlenmiştir. Deney sıcaklığı, süresi, reaksiyonun gelişimine etki eden faktörler ele alınmıştır. İn-situ reaksiyonların gerçekleşmesi için argon atmosferi altında yüksek sıcaklık grafit fırını kullanılmıştır. Deneylerin sonucunda ß-Si3N4 taneleri üzerinde ve tane sınırlarında parlak yapıda SiC partikülleri elde edilmiştir. Deneylerde C karasının değişen yüzdeleri ve katılan SiC'ün değişen yüzdeleri dışında numunelerde diğer karışım bileşenleri sabit tutulmuştur. Numuneler 2 ana gruba ayrılarak soğuk izostatik pres (CIP) yapılan ve sadece soğuk pres (CP) yapılan numuneler olmak üzere gruplanmıştır. Bu şekilde farklı bir bakış açısıyla da sinterlenebilirlik, teorik yoğunluk, yaş yoğunluk gibi değerler incelenmiştir. Deneyler 1850°C' de ve 1700°C' de 1 saat süreyle sinterlenerek yapılmıştır. Tüm deneylerde yoğunluk kavramı üzerinde durulmuştur. Poroz yapıda malzeme üretimi kapsamında ele alınması gereken SiC üretimi için yoğunluk kavramı oldukça önemlidir. CIP yapılan numunelerde yaş yoğunluk ve sinter sonrası yoğunluk değerlerinin en yüksek olduğu sonucuna ulaşılmıştır. CP numunelerinde ise yaş yoğunluk daha düşüktür. SiC ilavesi ile C karası ilavesi yapılan numuneler arasında oldukça büyük porozite farkları vardır. Yüksek C ilaveli numunelerde porozite oranları çok daha yüksektir. Artan C oranı ile porozite artmaktadır. α-ß Si3N4 dönüşümü 1850°C'de ve 1700°C'de 1 saat sinterlenen numunelerde gözlemlenmiştir.