Silisyum nitrür tozunun AI2O3,MgO,MgF2 sinterleme ilaveleri kullanılarak sinterlenmesi

Abstract

Silisyum nitrür(Si3N4) seramikleri sertlik, aşınma drenci, oksidasyon drenci, mükemmel ısıl şok drenci gibi özelliklerinden ve yüksek sıcaklıklarda bu özelliklerini korumalarından dolayı birçok alanda tercih edilen malzemelerdir. Si3N4 güçlü kovalent bağ yapısına sahip olması nedeniyle difüzyon katsayısı düşüktür. Bu nedenden dolayı Si3N4 saf halde sinterlenmesi oldukça zordur. Si3N4 esaslı seramiklerin özellilikleri; sinterleme öncesi izlenen yola, sinterleme ilavelerine ve sinterleme tekniğine bağlı olarak değişmektedir. Si3N4 tozları AI2O3, MgO gibi sinterleme ilâveleri kullanılarak basınçlı sinterleme yöntemi ile tam yoğun malzemeler üretildiği bilinmektedir. Ancak basınçsız sinterleme diğer yöntemlere göre ucuz ve karmaşık şekillerin sinterlenmesine olanak sağlayan bir tekniktir.Bu çalışmada farklı sıcaklıklarda MgO, Al2O3, MgF2 sinterleme ilavesiyle çeşitli kompozisyonlarda azot atmosferinde grafit fırın kullanılarak sinterleme yapılmıştır. Si3N4 tozları MgO, Al2O3, MgF2 katkı maddeleri ile basınçsız olarak sinterlenmiş ve tam yoğunluğa yakın sonuçlar elde edilmiştir. Sonuçta elde edilen Si3N4 seramikleri, arşimet yoğunluk, X-ışınları difraksiyonu(XRD) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) yöntemleri kullanılarak karakterize edilmiştir.Anahtar kelimeler: Silisyum nitrür, Sıvı faz sinterlemesi

Silicon nitride based ceramics are of some specific characteristics, that is to say, hardening, abrasion resistance, oxidation resistance, perfect thermal shock resistance and they retain these properties at high temperatures. Thus, they are preferred in some specific areas. Due to the fact that Si3N4 ceramics have strong covalent bonds, their diffusion coefficient is low. Due to this reason, it is difficult to sinter pure silicon nitride. The properties of Si3N4 based ceramics change depending on preparation before sintering, additive, and sintering method. It is known that Si3N4 can be produced in full density using pressureless sintering method with various additives. However, pressureless sintering is both cheaper techniques and provides more complex result product comparing to other methods sintering methods.At this study, Silicon nitride powders were sintered with the addition of MgO, Al2O3, MgF2 at various temperatures and different compositions in nitrogen atmosphere using graphite furnace. Si3N4 powders were sintered with pressureless sintering technique with additives of MgO, Al2O3, MgF2 and nearly full dense results were achieved. The sintered Si3N4 ceramics density measurements were characterized by using archimedes method. X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) studies were also carried out.Keywords: Silicon nitride, Liquid phase sintering.