Nikel partikül takviyeli alumina seramik kompozitlerin sentezi ve karakterizasyonu

Abstract

Bu çalışmada, nikel takviyeli alumina seramik matrisli kompozitler üretilmesi ve bu seramik kompozitlerin fiziksel, mekanik ve mikroyapı özelliklerinin incelenmesi hedeflenmiştir.İlk olarak, 0,3 µm tane boyutundaki alumina tozu, % 1, 3, 5 ve 7 oranlarında 3-7 µm tane boyutuna sahip nikel tozuyla karıştırıldıktan sonra 2'şer gramlık kütleler alınıp her biri 170 MPa basınç altında tek yönde sıkıştırılarak kompaktlanmıştır. Yoğun ve sıkı bir görünüm alan numuneler daha sonra 1400, 1425 ve 1440 °C sıcaklıklarda 1 saat süresince grafit tozu içerisinde sinterlenmiştir.Üretilen numuneler üzerinde pişme küçülmesi, relatif yoğunluk, sertlik, kırılma tokluğu deneyleri, XRD ile faz analizi, optik mikroskop ve SEM ile mikroyapı incelemeleri yapılmıştır.Sinterlenen numuneler incelendiğinde sıcaklığın artışıyla pişme küçülmesi ve relatif yoğunluğun arttığı, yoğunluk artışına nikel takviye miktarının da etkili olduğu belirlenmiştir. Nikel takviyesinin artışıyla kırılma tokluğu değerlerinin arttığı görülmüş bunun nedeninin metalik nikel partiküllerinin, oluşan çatlakları köprüleyici etkisinden kaynaklandığı saptanmıştır. Setliğin ise nikel artışıyla kısmen azaldığı elde edilen sonuçlardan bir diğeridir. XRD'den alınan sonuçlara göre sinterleme adımında kullanılan grafit atmosferi sayesinde nikelin oksitlenmediği görülmüştür. EDS analizi de X-ışınlarından alınan sonuçları destekleyici nitelikte olup kompozitlerin oksitsiz Ni ve Al2O3 fazlarından ibaret olduğunu göstermiştir. Bu genel değerlendirmelerin literatür çalışmalarıyla uyumlu olduğu tespit edilmiştir.

The aims of this study are to process of Ni reinforced alumina ceramic composites and to search of these composites microstructural, physical and mechanical properties.Firstly, 0,3 µm grain sized Al2O3 mixed with 1, 3, 5 and 7 % weight nickel powder which grain size is 3-7 µm, then two grams masses were taken and each of them these masses pressed under a unixial pressure of 170 MPa. The samples with an appearance dense and compact sintered at 1400, 1425 and 1440°C for 1 hour in graphite powder.Composite bodies are tested against firing shrinkage, relative density, hardness, fracture toughness, phase analysis by XRD and microstructural analysis by optical microscope and SEM.When sintering samples observed it is determined that firing shrinkage and relative density increased as sintering temperature increased. Besides this, Ni content is also effective on relative density. The more Ni content leads the higher fracture toughness because of crack bridging effect of metallic Ni particles and the lower hardness scales. According to XRD results, it has been detected the non oxide Ni body thanks to the graphite atmosphere used in sintering stage. And EDS analysis has also supported the X-ray results and showed the body has non oxide Ni and Al2O3 phases. It has been determined that these results are suitable with literature survey.