SİLİSYUM KARBÜR TAKVİYELİ ZİRKONYA ESASLI SERAMİK KOMPOZİTLERİN SİNTERLENEBİLİRLİĞİ VE MEKANİK ÖZELLİKLERİ

Abstract

Yitriya ile kararlı hale getirilmiĢ polikristal zirkonya (YSZ), metallere kıyasla yüksek sıcaklıklarda mükemmel özelliklere sahip olması ve yüksek tokluğun yanı sıra yüksek mukavemete, düĢük termal genleĢme katsayısına sahip olması nedeniyle birçok yapısal uygulamalar için ilginç bir malzemedir. Bu özelikler, birçok farklı yapı türlerinde kullanım için onu iyi bir aday yapar. Ancak YSZ darbelere karĢı çok sağlam bir malzeme değildir ve kullanım alanını geniĢletmek için mekanik özelliklerinin iyileĢtirilmesi gereklidir. Bu yüzden, bu çalıĢmada %8 mol yitriya ile kararlı hale getirilmiĢ zirkonyanın (8YSZ) yapısal özelliklerine, sertliğine, kırılma tokluğuna ve tribolojik özelliklerine SiC katkısının etkisi taramalı elektron mikroskobu (SEM), X-ıĢınımı difraksiyonu (XRD), Vickers sertlik cihazı ve pin-on-disk tipi aĢınma cihazı kullanılarak araĢtırılmıĢtır. 8YSZ ve ağırlıkça %1-15 oranlarında SiC tozları kolloidal iĢlemle alaĢımlanarak numuneler üretildi. Ağırlıkça %1-15 oranlarında SiC katkılı 8YSZ numuneler 1400°C-1500°C sıcaklıklarda 2 saat süre sinterlendi. 1450°C sinterleme sonrası, ağırlıkça %15 SiC katkısı ile 8YSZ‟nin relatif yoğunluğu %98‟den %63‟e düĢmüĢtür. Sinterleme sonrası SiC katkılı 8YSZ numunelerin SEM mikroyapıları 8YSZ matriste %1 oranından sonra SiC‟in çözünmediğini ve ikincil faz olarak 8YSZ taneleri etrafında çökeldiğini gösterdi. 8YSZ tane sınırlarında SiC‟in ikincil fazlarının bulunması nedeniyle 8YSZ‟nin ortalama tane boyutu SiC ilavesiyle 4,34 µm‟den 1,95 µm‟ye düĢmüĢtür. Ayrıca, Vickers sertlik yöntemiyle ile hem örneklerin sertlikleri hem de kırılma toklukları ölçülmüĢtür. 8YSZ‟ye SiC ilavesi sertlikte bir miktar azalma meydana getirirken kırılma tokluğunda ise 1.65 MPa.m0.5‟ten 4.23 MPa.m0.5 değerine artırmıĢtır. Ayrıca, SiC ilave edilmiĢ 8YSZ numunelerin aĢınma testleri, 8YSZ disk üzerinde WC seramik bilye karĢısında kuru kayma sürtünme koĢulları altında, oda sıcaklığında, 3N yük 0,1 m/s kayma hızı ve 500 m kayma mesafesinde gerçekleĢtirildi. Sürtünme ve aĢınma testi sonuçları, SiC ilavesi ile 8YSZ‟nin sürtünme katsayısında ve aĢınma miktarında yüksek miktarda ciddi bir azalma olduğunu gösterdi. Sonuç olarak bu çalıĢma SiC takviyesiyle 8YSZ seramiklerin mekanik özelliklerinde ve tribolojik özelliklerinde yüksek oranda iyileĢmeler olduğunu ortaya koymaktadır.