Alümina seramikler, ileri seramik malzemeler arasında uygun proses maliyeti ile beraber yüksek mekanik özellikleri (sertlik, basma dayanımı, elastik modül) nedeniyle öne çıkmaktadır ve yapısal uygulamalarda özellikle de zırh teknolojilerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak düşük kırılma mukavemeti, karbür ve nitrür içerikli diğer rakip seramiklere (SiC, B4C, Si3N4…) göre alümina seramikleri yapısal uygulamalarda dezavantajlı hale getirmektedir. Bu çalışmada alümina seramiklere bir nadir toprak oksit olan samaryum oksit (Sm2O3) katkısı yapılarak zırh uygulamalarında kullanılmak üzere mekanik özelliklerinin iyileştirilmesi amaçlanmıştır. Saf alüminanın mevcut üretim şartlarını değiştirmemek için Sm2O3 tercih edilmiştir.. Ayrıca Sm2O3, Al2O3 ile yüksek sıcaklıklarda reaksiyona girerek SmAlO3 fazını oluşturabilmektedir. Bu faz uygun oranlarda katıldığında çubuksu bir form almakta ve kısa fiberler gibi etki göstererek mekanik özelliklere katkı sağlayabilmektedir. Çalışmada farklı hacim oranlarında (0,1, 0,3, 0,5, 0,8, 1 ve 2) nano boyutta Sm2O3 tozu ile saf Al2O3 tozu kullanılarak, bilyalı değirmenleme ve kuru presleme ile yaş numuneler üretilmiş, 1600°C/2 saat hava ortamında sinterleme yapılmıştır. Arşimet yöntemi ve boyutsal olarak yoğunluk ölçülmüş, elastik modül değerleri rezonans frekans yöntemi ile bulunmuştur. Eşikieksenli eğme testi ile kırılma mukavemetleri belirlenmiştir. Mikroyapı incelemelerinde SEM analizi sonucu herhangi bir sinterleme yardımcısı içermeyen saf Al2O3 numunelerde sinterleme sonrası aşırı tane büyümesi görülmüştür. Sm2O3 katkısı yoğunlaşmaya olumlu yönde katkı sağlamış, %0,8 Sm2O3 ilavesinde en iyi yoğunlaşma ve en yüksek elastik modül ölçülmüştür. %0,5 Sm2O3 ilavesi ile kırılma mukavemetinde saf Al2O3 ile kıyasla ~%5 artış elde edilmiştir. (Bu çalışma 122M179 kodlu Tübitak-3501 projesi kapsamında gerçekleştirilmiştir. ORCID NO: 0000-0002-6527-2918)
Anahtar Kelimeler: Al2O3, Sm2O3, Basınçsız Sinterleme, Mekanik Özellikler.
|
