Kuartz mineralinden karbotermal indirgeme ve nitrürleme yöntemi ile Si3N4 üretimi ve sinterlenmesi

Abstract

Anahtar kelimeler: Kuartz, Silisyum nitrür, Toz metalurjisi, Karbotermal ndirgeme,Nitrürleme, SinterlemeSilisyum nitrür (Si3N4), yüksek mukavemet, sertlik, asınma direnci, yorulma ömrü,1800°C 'ye kadar gösterdigi kararlılık, düsük ısıl genlesme katsayısından dolayımükemmel ısıl sok direnci gibi üstün özellikleri olan bir bilesiktir. Son 30 yıl içindebu malzeme üzerine yapılan çalısmalar artan bir hızla yogunlasırken ortaya çıkan enönemli problem toz haldeki Si3N4 malzemeden yüksek yogunlukta parça üretimininoldukça zor olmasıdır. Oysa söz konusu üstün özellikler önemli ölçüde üretilenparçanın yogunluguna baglıdır. Si3N4 kovalent bag yapısına sahip oldugu içinsinterleme esnasında tozların birbirine difüze olmaları oldukça zordur. Bu nedenleSi3N4'den yüksek yogunlukta parça üretimi için sıcak presleme, sıcak izostatikpresleme veya Si3N4'e belirli oranlarda MgO, Y2O3, Al2O3 ve CeO gibi metaloksitler katılması gerekmektedir [1].Bu çalısmada kuartz mineralinden karbotermal indirgeme ve nitrürleme yöntemikullanılarak silisyum nitrür tozu üretimi için islem degiskenleri optimize edilmis,kuartz tozunun ögütülmesinin karbotermal indirgeme ve nitrürleme islemi sonrasında-silisyum nitrür tozu dönüsümüne etkisi incelenmis, üretilen silisyum nitrürtozlarını belirli katkı elemanları ile belirli oranlarda karıstırarak, bu katkıelemanlarının silisyum nitrür'ün yogunlasmasına etkileri incelenmistir.

Keywords: Quartz, silicon nitride, powder metalurgy, carbothermal reductionnitridation,sinteringSilicon nitride have high strength, hardness, wear resistance, fatigue life, thermalstability up to 1800ºC, because of low thermal expansion coefficient, excellentthermal shock resistance. In the last 30 years, this material have had a great interest.However, the main problem is production of bulk material, has high density, fromsilicon nitride powder. Properties of silicon nitride ceramic mentioned above arerelated to density of produced part. Due to the fact that Si3N4 has covalent bond,during sintering proses, diffusing each other of Si3N4 powders is difficult. Thus, hotpressing, hot isostatic pressing or pressureless sintering with various oxide additives(MgO, Y2O3, Al2O3 and CeO) as sintering aids are needed for sintering of Si3N4powders.The object of this study is Si3N4 powder production from quartz mineral viacarbothermal reducing and nitridation proces (CRN). After powders produced byCRN proces were grinded, effect of grinding on - Si3N4 transformation wasinvestigated. Additives as sintering aids were added to Si3N4 powders produced anddensificaton behavior of these mixtures were investigated.