Al2O3-Er3Al5O12 ötektik seramiklerinin üretimi ve karakterizasyonu

Abstract

Bu çalışama iki kısımdan oluşmaktadır. Birinci kısmı Al2O3/EAG ötektiğini, herhangi bir sinterleme ilavesi katkısında bulunmadan üretimini içermektedir. Al2O3 ve EAG fazlarının iç içe geçtiği ince, düzensiz ötektik mikroyapısı "Çin yazısı" içeren küresel eriyikler ve birincil EAG fazları hızlı soğuma ile elde edilmiştir. Toz haline getirildikten sonra numuneler, spark plazma sinterleme (SPS) tekniği ile 15 MPa'lık eş eksenli basınç altında, farklı soğuma hızları ve 1700°C'de bekleme süreleri uygulanarak sinterlenmiştir. Tepe sıcaklıklığında, uzun süre bekleme (10 dk) ile her iki fazda kabalaşma gözlenmiştir. Kısa bekleme süresi (2 dk) takibinde yavaş soğutma hızı (10°C/dk) uygulandığında ise, numunelerin başlangıç mikroyapılarını koruduğu görülmüştür. Numunelerin Vickers sertlik değerleri 14,11-15,86 GPa ve kırılma tokluğu değerleri 2 MPa.m1/2 aralığındadır. Ötektiklerin mikroyapısal kararlılığı, 1500°C'de hava ortamında, 5 ve 20 saat süre ısıl işlem yapılarak incelenmiştir. 1700°C'de yaklaşık 10 dk bekleme süresi verilerek sinterlenen numunenin, tane kabalaşması nedeniyle yüksek sıcaklıklarda kararsız olduğu anlaşılmıştır. Diğer bir yandan 1700°C'de 2 dk bekleme süresi verilerek sinterlenen numune, ısıl işlem sonrasında bile asıl mikroyapısal özelliklerini korunduğu görülmüştür. Çalışmanın ikinci kısmında sinterleme yardımcısı LiF'ün, Al2O3/EAG ötektiğini üretimi sırasındaki rolü tartışılmıştır. LiF, ağırlıkça % 0,25 ile % 1 arasında değişen oranlarda ilave edilmiştir. Al2O3/EAG tozuna, % 0.25'den fazla LiF ilavesi numune içerisinde çatlak oluşumuna neden olmaktadır. LiF ilavesinin, üretilen kompozitlerin sinterleme sıcaklığının düşmesinde ve sinterleme sonrası uygulanan ısıl işlem boyunca numunelerin mikroyapısal kararlılığının korunmasında pozitif rol oynadığı görülmüştür.