Alümina seramikler, ileri seramik malzemeler arasýnda uygun proses maliyeti ile beraber yüksek mekanik özellikleri (sertlik, basma dayanýmý, elastik modül) nedeniyle öne çýkmaktadýr ve yapýsal uygulamalarda özellikle de zýrh teknolojilerinde yaygýn olarak kullanýlmaktadýr. Ancak düþük kýrýlma mukavemeti, karbür ve nitrür içerikli diðer rakip seramiklere (SiC, B4C, Si3N4…) göre alümina seramikleri yapýsal uygulamalarda dezavantajlý hale getirmektedir. Bu çalýþmada alümina seramiklere bir nadir toprak oksit olan samaryum oksit (Sm2O3) katkýsý yapýlarak zýrh uygulamalarýnda kullanýlmak üzere mekanik özelliklerinin iyileþtirilmesi amaçlanmýþtýr. Saf alüminanýn mevcut üretim þartlarýný deðiþtirmemek için Sm2O3 tercih edilmiþtir.. Ayrýca Sm2O3, Al2O3 ile yüksek sýcaklýklarda reaksiyona girerek SmAlO3 fazýný oluþturabilmektedir. Bu faz uygun oranlarda katýldýðýnda çubuksu bir form almakta ve kýsa fiberler gibi etki göstererek mekanik özelliklere katký saðlayabilmektedir. Çalýþmada farklý hacim oranlarýnda (0,1, 0,3, 0,5, 0,8, 1 ve 2) nano boyutta Sm2O3 tozu ile saf Al2O3 tozu kullanýlarak, bilyalý deðirmenleme ve kuru presleme ile yaþ numuneler üretilmiþ, 1600°C/2 saat hava ortamýnda sinterleme yapýlmýþtýr. Arþimet yöntemi ve boyutsal olarak yoðunluk ölçülmüþ, elastik modül deðerleri rezonans frekans yöntemi ile bulunmuþtur. Eþikieksenli eðme testi ile kýrýlma mukavemetleri belirlenmiþtir. Mikroyapý incelemelerinde SEM analizi sonucu herhangi bir sinterleme yardýmcýsý içermeyen saf Al2O3 numunelerde sinterleme sonrasý aþýrý tane büyümesi görülmüþtür. Sm2O3 katkýsý yoðunlaþmaya olumlu yönde katký saðlamýþ, %0,8 Sm2O3 ilavesinde en iyi yoðunlaþma ve en yüksek elastik modül ölçülmüþtür. %0,5 Sm2O3 ilavesi ile kýrýlma mukavemetinde saf Al2O3 ile kýyasla ~%5 artýþ elde edilmiþtir. (Bu çalýþma 122M179 kodlu Tübitak-3501 projesi kapsamýnda gerçekleþtirilmiþtir. ORCID NO: 0000-0002-6527-2918)
Anahtar Kelimeler: Al2O3, Sm2O3, Basýnçsýz Sinterleme, Mekanik Özellikler.
|
