Autoclave processing and sintering of ZrB2-ZrO2 powders and investigation of microstructural and some mechanical properties of bulk products

Authors : Özge BALCI, Nazlı AKÇAMLI, Duygu AĞAOĞULLARI, M. Lütfi ÖVEÇOĞLU, İsmail DUMAN

Pages : 1-10

View : 14 | Download : 6

Publication Date : 2017-03-16

Article Type : Research Paper

Abstract :Bu çalışmada, ZrB 2 -ZrO 2 tozlarının ve sinter ürünlerinin, mekanik aktivasyon destekli otoklavda sentezleme ve basınçsız sinterleme (PS) veya spark plazma sinterleme (SPS) teknikleri kullanılarak üretimi amaçlanmıştır. Hammadde olarak ZrCl 4 , B 2 O 3 ve Mg kullanılmış olup, toz karışımları yüksek enerjili öğütme sisteminde 5 dk süre ile mekanik olarak aktive edilmiştir. Mekanik olarak aktive edilmiş toz karışımları, 450 ° C’de 12 sa süre ile otoklavda reaksiyona tabi tutulmuş ve ardından HCl çözeltisi ile liç işlemi uygulanarak saflaştırılmıştır. Saf tozlar, basınçsız sinterleme (1700°C, 6 sa) ve spark plazma sinterleme (1700°C, 60 MPa, 15 dk) yöntemleriyle yığın yapıya getirilmiştir. Elde edilen toz ve sinter ürünlerin karakterizasyonu, XRD, SEM, SM, OM, partikül boyutu, Arşimet yoğunluk ölçümü, mikrosertlik ve aşınma testi çalışmalarını kapsamaktadır. Elde edilen tozlar, ağırlıkça % 78,5 ZrB 2 fazı ihtiva eden ZrB 2 -ZrO 2 tozları olup hiçbir empürite içermemektir ve 203 nm ortalama partikül boyutuna sahiptir. PS ve SPS metotları ile elde edilen yığın yapıdaki ürünler, sırasıyla % 92,8 ve % 99,3 rölatif yoğunluk değerlerine sahiptir ve mikrosertlik ortalama 12,6 GPa değerine ulaşmaktadır. SPS ile elde edilen numunedeki aşınma hacimsel kayıp 8,52 ´ 10 -3 mm 3 olup; aşınma izi, derin oyuklar yerine malzemenin yüzeysel olarak aşındığını göstermektedir.
Keywords : Zirkonyum diborür, Zirkonyum oksit, Otoklavda sentezleme, Sinterleme, Karakterizasyon