DEĞİŞİK METAL OKSİT KATKILI ZİRKONYA SERAMİKLERİN SÜRTÜNME ve AŞINMA DAVRANIŞLARININ İNCELENMESİ

Abstract

Bu çalışmada, Er2O3 ve CeO2 (Ağ.%1–15) ilavesiyle %8 mol yitriya ile kararlı hale getirilmiş zirkonyanın (8YSZ) sürtünme ve aşınma davranışı üzerine tane büyüklüğü ve mikroyapının etkisi; pin-on-disk tipi aşınma cihazı, yüzey profilmetre cihazı ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanılarak incelenmiştir. Örnekler 1400 °C’de 10, 50 ve 100 saat süreyle tavlandı. Tavlama süresi arttıkça tüm örneklerde tane boyutunun arttığı gözlendi. Er2O3 ve CeO2 ilave edilmiş 8YSZ örneklerin aşınma testleri, 8YSZ disk üzerinde ticari olarak temin edilen WC seramik bilye karşısında kuru kayma sürtünme koşulları altında, oda sıcaklığında, 5 ve 6 N yüklerde gerçekleştirildi. Sürtünme ve aşınma testi sonuçları, Er2O3 ve CeO2’in önemli bir sürtünme azalmasına neden olduğunu ve ayrıca Er2O3 ve CeO2 ile katkılı 8YSZ örneklerin WC bilyeye karşı kaydığı zaman spesifik aşınma oranının azaldığını göstermiştir. WC bilye karşısında kayan Er2O3 katkılı 8YSZ örneklerin sürtünme katsayısı 0.51'den 0.23'e düşmüş ve aynı zamanda spesifik aşınma oranıda 1.34 x 10-4 mm3N -1m -1 ‘den 8.24 x 10-5 mm3N -1m -1 değerine azalmıştır. Ağırlıkça %15 CeO2 ilavesiyle 8YSZ’nin aşınma hacmi 5 N yükte 0.336’dan 0.161 mm3 değerine azalmış ve sürtünme katsayısı ise 0.51’den 0.21 değerine düşmüştür. Sürtünme sonuçları, sürtünme katsayısının sadece tane boyutuna zayıf bir şekilde bağlı olduğunu göstermiştir, çünkü en büyük tane büyüklüklerine sahip örnekler biraz daha yüksek sürtünme katsayısı ve kısmende daha düşük sürtünme katsayısı sergilemiştir. Er2O3 katkılı 8YSZ diskin WC bilyeye karşı aşınma davranışı, düzgün aşınmış bir yüzeyle sonuçlanan hafif aşınmanın ve buna eşlik eden tanenin çekilerek oyuklanmaların, bazı tribofilminlerin ve delaminasyon aşınmasının meydana geldiğini göstermiştir. Ayrıca, CeO2 katkılı örneklerin aşınma mekanizmaları çoğunlukla abrasiv aşınma, tane çekme oyuklanması ve kısmen delaminasyondur. Sonuç olarak, Er2O3 ve CeO2'in 8YSZ'ye ilavesinin aşınma direncini ve yüzey özelliklerini iyileştirdiği bulunmuştur.