Yüksek sıcaklık uygulamalarına yönelik HfB2-SiC kompozitlerinin geliştirilmesi

Abstract

Bu tez kapsamında HfO2, B ve SiC tozlarının spark plazma sinterleme yöntemi ile tek bir ısıl işlem prosesi uygulanarak, yüksek yoğunluk ile yüksek ısıl, mekanik ve oksitlenme direnci özelliği sergileyen HfB2-SiC esaslı seramiklerin üretimi üzerine çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Çalışmanın ilk aşamasında HfO2 ve B tozları kullanılarak SPS yöntemi ile HfB2 üretiminin optimum koşulları belirlenmiştir. Bu aşamada tek basamaklı ve iki basamaklı olmak üzere iki farklı ısıtma rejimi uygulanmış, ısıtma ve soğutma hızı, basınç, sinterleme süresi, hBN kaplama etkisi gibi parametrelerin etkisi incelenmiştir. Çalışmanın ikinci aşamasında ise HfB2 üretim koşulları esas alınarak hacimce %30 ve %20 SiC içerikli HfB2-SiC kompozitleri üretilmiştir. Üretim esnasında SPS parametrelerinin yanı sıra SiC tane boyutunun mikroyapısal, mekanik ve oksitlenme direnci üzerine etkisi incelenmiştir. Üretim esnasında meydana gelmesi olası ara fazların oluşum koşulları incelemek ve elimine etmek adına FACTSAGE termodinamik yazılımı kullanılmıştır. Elde edilen sonuçlar göz önünde bulundurulduğunda ince tane boyutuna sahip SiC yapısının mikroyapısal gelişimi iyileştirdiği ve oksitlenme direncini arttırdığı gözlenmiştir. Kaba SiC kullanıldığında oluşan B4C üçüncül fazının mekanik özellikleri ve yoğunlaşmayı arttırdığı, oksitlenme üzerinde herhangi bir negatif etkisi olmadığı saptanmıştır. Yerinde sentezleme yöntemi ile üretilen HfB2-SiC kompozitlerinin konvensiyonel yöntemlerle hazırlanan HfB2-SiC kompozitleriyle benzer ısıl iletkenlik ve oksitlenme davranışı sergilediği ve bazı denemeler için daha yüksek mekanik özellik değerlerine ve oksitlenme direncine sahip olduğu gözlenmiştir.