Y2O3-MgO Katkılı Si3N4 Üretimi

Abstract

Silisyum nitrür (Si3N4) seramikler mükemmel termomekanik özellikleri sayesinde pek çok kullanım alanı bulmuşlardır. Son yıllarda silisyum nitrür malzemeler kesici uçlarda, bilyalı rulmanlarda, motor vanalarında ve diğer aşınmaya dirençli parçalarda yoğunlukla kullanılmaktadırlar. Si3N4 seramiklerin mikroyapısal gelişmeleri üç farklı parametre ile kontrol edilir; Si3N4 başlangıç tozların özellikleri, sinterleme yardımcılarının kompozisyonları ve sinterleme durumları. Sinterleme yardımcısı olarak genellikle MgO, Y2O3, Al2O3 ve nadir toprak oksitleri kullanılmaktadır.Bu çalışmada sinterleme yardımcısı olarak ilave edilecek oksitlerin silisyum nitrür üretimi sırasında sisteme katılması ve bu sayede kendinden katkılı silisyum nitrür üretimi amaçlanmıştır. Bu amaçla karbotermal indirgeme ve nitrürleme (KTİN) yöntemi ile içerisinde sinter katkısı bulunan α-Si3N4 tozları üretilmiştir. KTİN işlemi için hammadde olarak kullanılan SiO2 tozuna sinter katkısı olarak Y2O3 ve MgO tozları, ağ. %4 Y2O3 - %6 MgO, %5 Y2O3 - %5 MgO ve %6 Y2O3 - %4 MgO oranlarında işlem öncesinde ilave edilmiştir. Hazırlanan karışım farklı sıcaklıklarda (1400, 1450 ve 1475°C) 3 saat süre ile azot atmosferi altında karbotermal indirgemeye maruz bırakılmıştır. Sonuçta içerisinde katkı oksitlerinden kaynaklanan ara fazlar bulunan α-Si3N4 tozları üretilmiştir. Bu sayede sinter katkıları yapı içinde daha homojen dağılmış, sinterlemeye hazır başlangıç malzemesi üretilmiştir. Üretilen katkılı α-Si3N4 tozlarına XRD, SEM gibi analizler uygulanmıştır.