SiC fiber donatılı Kalsiyum-Alumino-Silikat (CAS) matris kompozitlerin üretimi ve karakterizasyonu

Abstract

Yapısal bir malzeme olarak istenen mekanik davranış, sıcaklık dayânirhı*-./ ve fiziksel-kimyasal özelliğe sahip seramik matris kompozitlerin üretilrrfSsfbu projenin amacıdır. Üretimi hedeflenen kompozit, tek yönlü, sürekli fiber donatılı seramik matris kompozittir. Üretim tekniği olarak bir çeşit asaltı emdirme yöntemi olan Doctor Blade şerit döküm yöntemini takip eden sinterleme süreci kullanılmıştır. Çalışmada fiber olarak Nicalon, NL-607 türü SiC fiber ve reaktif sinterleme ile elde edilen Kalsiyum-Alumino-Silikat (CAS) matris tercih edilmiştir. Sinterleme yöntemi olarak sıcak pres ve basınçsız sinterleme yöntemleri kullanılmıştır. Üretilen numunelerin sinterleme karakteristikleri incelenmiş ve sıcak presin daha iyi yoğunlaşma sağladığı tespit edilmiştir. En iyi sinterleme parametreleri olarak bulunan 1150°C sıcaklık ve 5-10 MPa basınçta kompozit numunelerde 2,69 g/cm3, seramik numunelerde ise 2,83 g/cm3 yoğunluk elde edilmiştir. Kompozitlerde ortalama %26 fiber hacim oranı hesaplanmış olup ulaşılan maksimum fiber hacim oranı ise %29 'dur. Üretilen seramik ve kompozitlerin mekanik davranışları test edilmiştir. Testler sonunda kompozit numunelerde maksimum 125 GPa, seramiklerde ise 97 GPa elastiklik modülü bulunmuştur. Kompozit numunelerin kopma mukavemeti 419 MPa, seramik numunelerin kopma mukavemeti ise 204 MPa olarak ölçülmüştür.Fabrication of ceramic matrix composites as structural materials; twitt desirable mechanical behaviour, temperature resistance, and" "physical- chemical property, is the aim of this project. The composite aimed to be produced is a unidirectionally reinforced continuous fiber ceramic matrix composite. A slurry infiltration method known as Doctor Blade tape casting followed by sintering is used as the fabrication technique. In the study, NL-607 type SiC fiber, NicalonT, and Calcium-Alumino- Silicate (CAS) matrix, produced with reactive sintering, is used. Hot pressing and pressureless sintering are choosen as sintering methods. The sintering characterics of fabricated specimens are examined and better densification under hot pressing conditions is observed. At 1150°C temperature and 5-10 MPa pressure, which are found as the optimum sintering parameters, 2,69 g/cm3 bulk density of composite specimens and 2,83 g/cm3 of ceramic specimens are obtained. Average fiber volume fraction of 26%, and maximum fiber volume fraction of 29% have been reached. The mechanical behaviours of ceramics and composites are examined. Elastic modulus of 125 GPa of composite specimens, and 97 GPa of ceramic specimens is found. The ultimate strength of 419 MPa of composites, and 204 MPa of ceramics is measured.