Co3O4 KATKILI ZİRKONYA (8YSZ) SERAMİKLERİN TRİBOLOJİK ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ

Abstract

Bu çalışmada, % 8 mol yitria ile kararlı hale getirilmiş kübik zirkonyanın (8YSZ) mikroyapısına, aşınma ve yüzey özelliklerine Co3O4 ilavesinin etkileri araştırıldı. 8YSZ ve ağırlıkça %1-15 oranlarında Co3O4 tozları, kolloidal işlemle alaşımlanarak numuneler üretildi. Katkısız ve Co3O4 katkılı 8YSZ numuneler 1500 o C’de 1 saat süre ile sinterlendi. Sinterleme sonrası numuneler 1500 o C’de 10 ve 50 saat süre ile tavlandı. Mikroyapı sonuçları, Co3O4’in 8YSZ içerisinde sınırlı oranda çözünebildiğini ve çözünemeyen Co3O4’in ise ikincil faz olarak tane sınırlarında çökeldiğini gösterdi. Ayrıca 8YSZ’ye Co3O4 ilavesi, tane boyutunda bir artış meydana getirdi. Aşınma deneyleri, kuru sürtünme kayma ve oda sıcaklığı şartlarında, Co3O4 katkılı 8YSZ numunelere karşı Al2O3 seramik aşındırıcı bilye kullanılarak yapıldı. Ağırlıkça %15 Co3O4 ilavesinin, 8YSZ’nin aşınma hacmini 0,30’dan 0,11 mm3 ’e azalttığı, sürtünme katsayısını ise 0,76’dan 0,74’e düşürdüğü tespit edildi. Co3O4 ilaveli 8YSZ numunelerde aşınma miktarının katkısız 8YSZ’ye göre daha az olmasının nedeni; Co3O4’in sürtünme yüzeylerinde ince bir yağlayıcı film tabakası oluşturmasıdır. Aşınma karakterizasyonu sonuçlarına göre; kuru kayma sürtünmesi şartlarında, Co3O4 katkılı 8YSZ numunelerin, Al2O3 seramik aşındırıcı bilye karşısında abrasiv aşınma mekanizması ile aşındığı gözlemlendi. Aşınma izleri, katkısız ve Co3O4 katkılı 8YSZ numunelerde aşınmanın, tanelerde mikro çatlakların oluşması ve bu çatlakların ilerlemesiyle malzeme yüzeyindeki tanelerden kopmalar şeklinde gerçekleştiğini gösterdi. Numunelerin tane boyutundaki artışla beraber aşınma miktarının arttığı bulundu. Ayrıca, Co3O4 ilavesi ile 8YSZ seramiklerin aşınma dirençleri ve yüzey özelliklerinin arttırılabileceği tespit edildi.