Tane sınırı fazı azaltılmış a-B sialon seramikleri

Abstract

Sialon seramikleri yüksek sertlik ve tokluk değerlerinden dolayı, kesici uçlarda ve aşındırıcılarda kullanılabilirler. Sialonlar ayrıca yüksek sıcaklık uygulamalarına da adaydır. Ancak, yüksek sıcaklıklarda tane sınırı camsı fazından dolayı, oksitlenme ve korozyon dirençlerini kaybetmeye başlarlar. Bu çalışmada, a-B sialon fazı bölgesinde bulunan bir başlangıç kompozisyonu seçilerek (m=0,8 ve n=1), tane fazı miktarının azaltılması denenmiştir. Nadir toprak elementi oksitleri, tek başlarına ve karışım halinde (Nd2O3, Sm2O3, Dy2O3, Yb2O3, [Nd,Yb]2 O3, a-sialon katkı maddesi olarak kullanılmışlardır. Başlangıç tozlarının yeterli miktarlarda karıştırılmasıyla hazırlanan numuneler, sinter-HIP veya basınçsız sinterleme yöntemleri uygulanarak yoğunlaştırılmışlardır. Sinterlenmiş malzemelerin içerdikleri fazlar ve bunların miktarları XRD ve SEM analiz teknikleri kullanılarak belirlenmiştir. Sertlik ve oksitlenme direnci testleri de, sinterlenmiş malzemelere uygulanmıştır. Basınçsız sinterleme tekniğiyle bile tam yoğunluk sağlanmıştır. Katkı maddeleri kullanılarak yoğunlaştırılan numuneler üzerinde yapılan X-ışınları difraktometresi sonucunda, beklenildiği üzere a ve B sialon fazlarına rastlanmıştır. SEM görüntüleri, tane sınırlarındaki camsı faz miktarının, literatürdeki daha önceki çalışmaların sonuçlarına oranla önemli miktarda azaltıldığını ispatlamıştır. Bu sonuçlar ayrıca, 1400 C'ye kadar yapılan oksitlenme sonuçlarıyla da desteklenmiştir. XRD ve SEM sonuçları, a-sialon miktarının, numune yüzeyinden numunenin içine doğru gidildikçe azaldığını göstermiştir. Bu özellik, aşındırma fonksiyonlu malzeme üretiminde sialon seramiklerinin kullanımını arttırabilir.