MgO ve MgF2 katkılı B-sia1on seramik üretimi ve kesici uç performanslarının incelenmesi

Abstract

Anahtar Kelimeler: Si3N4, ß-SiAlON, Sıvı Faz Sinterleme, Magnezyum FlorürSiAlON'lar mukavemet, sertlik, yüksek sıcaklığa dayanıklılık, tokluk ve sinterlenebilme özelliklerini bir arada içerirler. Si3N4 güçlü kovalent bağ yapısına sahip olduğu için saf halde sinterlenmesi mümkün değildir. ? - SiAlON'un sıvı faz sinterlemesi ile üretimi mümkündür. Bu yüzden, sinterlemeyi kolaylaştırıcı sıvı faz oluşturmak için oksit katkıları eklenir. ß-SiAlON seramiklerinde sinteleme esnasında meydana gelen cam fazı, herhangi bir basınç uygulamadan yoğunlaşmayı sağlayabilmektedir.MgO, Si3N4 esaslı tozların sinterlenmesinde en önemli katkı maddelerinden birisidir. Bu çalışmada kompozisyona eklenen MgO yerine MgF2 katkı maddesi kullanılarak sinterleme sıcaklığı 100-200°C aşağı çekilerek ß-SiAlON seramiklerinin daha düşük sıcaklıklarda üretimi amaçlanmaktadır. Böylece, tam yoğun ß-SiAlON seramiğini düşük sıcaklıkta sinterleme gerçekleştirilebilir ve dolayısı ile enerji ve zaman tasarrufu sağlanabilir.Bu çalışma MgO ve MgF2 katkılı ß-SiAlON seramikleri basınçsız sinterleme yöntemiyle sistematik olarak 1450- 1750°C aralığında 0,5-2,5 saat sürelerde kesici uç formunda sinterlenerek üretilmiştir. Üretimi gerçekleştirilen kesici uçlarının yoğunluk, SEM, XRD, EDS gibi karakteristik özellikleri ve sertlik, kırılma tokluğu gibi mekanik özellikleri incelenmiştir.MgO ve MgF2 katkılı ß-SiAlON kesici uçlarının sertleştirilmiş AISI 4140 çeliğini işleme performansları karşılaştırılmıştır. Daha sonra ß-SiAlON kesici uçlarının piyasada çelik kesmede kullanılan WC uçlarına göre kesme performansı incelenmiştir.

Keywords: Si3N4, ß-SiAlON, Liquid Phase Sintering, Magnesium FluorideSi3N4 based SiAlON ceramics are obtained by respectively replacing silicon and nitrogen in Si3N4 by aluminium and oxygen. SiAlON ceramics offer advantages of easier fabrication compared with Si3N4 ceramics because of the lower viscosity and melting temperature of the liquid phase (LP) which facilitates easier densification at sintering temperatures. Another advantage is that the amount of intergranular phase can be reduced because the transient liquid phase can be absorbed into the matrix phase(s)In this study, MgF2 was added into composition instead of using MgO additive to reduce (100-200 °C) sintering temperature for production of ß-SiAlON ceramics. MgO is one of the well known sintering additives for Si3N4 powders. Fluorine as a non-bridging anion in glasses acts as a powerful network disrupter which oxygen ions. Thus, full dense ß-SiAlON materials can be produced at lower temperature which means time and energy savings.This study were produced sintering b-SiAlON ceramics,alloy MgO and MgF2 as a systematic method of pressureless sintering from 1450 to 1750 °C in the range 0.5 to 2.5 hour periods in the form of cutting ends made of sintering.Production of cutting the ends of the density, SEM,XRD,EDS and characteristics such as hardness, mechanical properties such as fracture toughness were examined.ß-SiAlON, alloy MgO and MgF2, cutting the ends processing performance were compared with toughened AISI 4140 steel and ß-SiAlON cutting ends of market,according to the ends of WC is used for cutting steel cutting performance were examined.