Müllit/zirkonya kompozitlerin, müllit tanelerinin yönlenmesine bağlı tokluğu

Abstract

Müllit düşük yoğunluk, düşük ısıl iletkenlik ve ısıl genleşme, çok iyi bir sürünmedirenci ve yüksek sıcaklıklardaki sergilediği mukavemet ile göze batan bir malzemedir.Bununla birlikte düşük kırılma tokluğu değerlerinden dolayı uygulama alanları sınırlıdır.Müllit/ZrO2 kompozit yapının tokluğunun müllite göre belirgin bir artış gösterdiğigözlenmiştir. Mekanik özelliklerin gelişmesini teşvik eden diğer bir yöntemde şablonlu tanebüyümesidir (ŞTB). Bu şablon parçacıklarından başlayan tane büyümesi yoluyla, polikristalinseramiklerde kristalografik yapının kontrol edilebilmesini sağlayan bir tekniktir.Bu çalışmada alümina ve zirkon karışımının reaktif olarak sinterlenmesi yoluylamüllit/ZrO2 kompozit üretilmiş, şablon olarak iğnemsi alüminyum borat kullanılmıştır.Üretim sürecinde kullanılan şerit döküm yöntemi ile iğnemsi şablonlar döküm yönüne paralelbir biçimde yönlendirilebilmektedir. Şablonların ve kristalografik yapının mekanik özelliklerüzerindeki etkisini incelemek amacıyla, iğnemsi şablonların a) olmadığı, b) çok kısa olduğu,c) kısa olduğu ve d) uzun olduğu dört farklı müllit/ZrO2 kompozit malzeme hazırlanmıştır.Üretilen numuneler test metotlarına uygun standart boyutları elde etmek ve yapıdakiartık gerilmeleri en aza indirgemek için aşamalı bir zımpara ve parlatma işlemindengeçirilmişlerdir. Hazırlanan numunelerin elastik modülüs ve mukavemetlerinin yanısıra,Vickers sertlik ve çentikli mukavemet yöntemleri kullanılarak tokluk ölçümleri yapılmış, bumekanik özelliklerin mikro yapı ve kristalografik yapı ile ilişkisi incelenmiştir.Mullite is a conspicuous material with its properties such as low density, thermalconductivity, thermal extension, excellent creep resistant and good strength at hightemperatures. However, its low fracture toughness restricts the application of this material. Inliterature, it has been reported that the toughness of mullite is improved in the structure ofmullite/ZrO2 composites compared to mullite itself. In addition, it has been seen that themechanical properties of this material is improved by using templated grain growth during itsproduction. In templated grain growth, the crystallographic structure of polycrystallineceramic is controlled by growing grains from template particles.In this study, the mixture of Al2O3 and ZrO2 has been sintered reactively in order toobtain mullite/zirconia composite and spicule aluminum borat has been used as a template.Tape cast method is used in order to realize the parallel orientation of spicule template to thecasting direction. Four different kinds of mullite/ZrO2 compositions where templates a) arenot included b) are too short, c) are short and d) are long have been prepared in order toinvestigate the effects of the template and crystallographic structure on the mechanicalproperties.All of the specimens were subjected to shaping and polishing operations in order toreduce the residual stresses within the structure and to obtain adequate standard sizes for theappropriate test methods. In addition to elastic modulus and strength measurements, thefracture toughness measurements of the samples are completed by using the Vickers hardnessand the indentation strength methods and the relation of these mechanical properties withmicro and crystallographic structure are examined.