Production of Porous Silica Based Ceramics via Strach Consolidation Method

Bu çalışmada, nişastayla konsolidasyon yöntemi kullanılarak hazırlanan gözenekli kristobalit esaslı seramiklerin göreceli olarak düşük sıcaklıkta üretilmiştir. Başlangıç tozu olarak Si3N4 tozu, sinterleme ilavesi olarak ise boraksdekahidrat ile ticari bir kaolen kullanılmıştır. Gözenek oluşturucu olarak ise mısır nişastası kullanılmıştır. Sinterleme koşullarına bağlı olarak (1000-1200C’de 1 saat sinterleme) oldukça düşük yığınsal yoğunluk (0,83-1,08 g/cm3 ) ve yüksek gözenekliliğe sahip (%53-73) seramiklerin üretildiği belirlenmiştir. Sinterleme hava atmosferinde gerçekleştirilmiş ve uygulanan ısıl işlem esnasında Si3N4 tozunun oksidasyona uğraması sonucunda yapıda ana faz olarak kristobalit fazının oluştuğu XRD analizleriyle belirlenmiştir. Mikroyapı incelemelerinde nişastayla konsolidasyon yöntemiyle üretilen seramiklerin yüksek oranda gözeneğe sahip olduğu ve yapıda ortalama 80-100 µm ile birkaç µm ile sınırlı iki farklı boyut dağılımına sahip gözeneğin oluştuğu belirlenmiştir.In this study, fabrication of cristobalite based porous ceramics was carried out via starch consolidation technique and sintering process was performed at relatively low temperatures. Si3N4 powder was used as starting material and as sintering aids boraxdecahydrate and a commercial kaolin was selected. Corn starch was used as pore forming agent. It was determined that light weight (0.83-1.08 g/cm3 ) and highly porous (53-73%) ceramics were produced depending on the sintering conditions (sintering at 1000- 1200C for 1 hour). Sintering was performed under atmospheric conditions and during the heat treatment procedure Si3N4 powder was oxidized to cristobalite phase and this was confirmed by XRD analysis. Microstructural analysis revealed that highly porous ceramics with a bimodal distribution of pore sizes, 80-100 µm and a few µm, were fabricated via starch consolidation technique

Production of AlN-Si-Al Ceramic-Metal Composites via Pressurless Infiltration Method

Bu çalışmada basınçsız sızdırma yöntemi kullanılarak Si3N4-Al sisteminde, Si3N4 ve Al arasında meydana gelen tepkime sonucu yüksek seramik hacim kesrine (> hacimce % 50) sahip, hafif (∼2,9 g/cm3 ) ve yoğun (> % 99) AlN esaslı seramik-metal karma malzemelerin üretimi gerçekleştirilmiştir. α-Si3N4 tozuyla hazırlanan gözenekli bünyelere 2024 Al alaşımı, farklı sıcaklık ve sürelerde sızdırılarak seramik-metal karma malzemeler üretilmiştir. Bu çalışmalar iki şekilde gerçekleştirilmiştir: (i) Sabit sürede (1 saat) 900- 1400°C aralığında, 100°C aralıkla sızdırma. (ii) Sabit sıcaklıkta (1200°C) 1-5 saat arasında değişen sürelerde sızdırma. Üretilen karma malzemelerin evre (faz) analizleri sonucunda yapıda AlN, Si, Al ve CuAl2 evrelerinin bulunduğu ve Si3N4 evresinin Al ile tepkimesi sonucunda yapıda tamamıyla tüketildiği belirlenmiştir. Gerçekleştirilen SEM incelemeleri bu malzemelerin oldukça yoğun ve ince bir içyapıya sahip olduğunu (< 0,5 µm) göstermiştir

Production of AlN-Si-Al Ceramic-Metal Composites via Pressurless Infiltration Method

Bu çalışmada basınçsız sızdırma yöntemi kullanılarak Si3N4-Al sisteminde, Si3N4 ve Al arasında meydana gelen tepkime sonucu yüksek seramik hacim kesrine (> hacimce % 50) sahip, hafif (∼2,9 g/cm3 ) ve yoğun (> % 99) AlN esaslı seramik-metal karma malzemelerin üretimi gerçekleştirilmiştir. α-Si3N4 tozuyla hazırlanan gözenekli bünyelere 2024 Al alaşımı, farklı sıcaklık ve sürelerde sızdırılarak seramik-metal karma malzemeler üretilmiştir. Bu çalışmalar iki şekilde gerçekleştirilmiştir: (i) Sabit sürede (1 saat) 900- 1400°C aralığında, 100°C aralıkla sızdırma. (ii) Sabit sıcaklıkta (1200°C) 1-5 saat arasında değişen sürelerde sızdırma. Üretilen karma malzemelerin evre (faz) analizleri sonucunda yapıda AlN, Si, Al ve CuAl2 evrelerinin bulunduğu ve Si3N4 evresinin Al ile tepkimesi sonucunda yapıda tamamıyla tüketildiği belirlenmiştir. Gerçekleştirilen SEM incelemeleri bu malzemelerin oldukça yoğun ve ince bir içyapıya sahip olduğunu (< 0,5 µm) göstermiştir

Thermal properties of pressureless melt infiltrated AlN-Si-Al composites

Thermal properties of AlN-Si-Al composites produced by pressureless melt infiltration of Al/Al alloys into porous alpha-Si3N4 preforms were investigated in a temperature range of 50-300 degrees C. SEM and TEM investigations revealed that the grain size of AlN particles was less than 1 gm. In spite of sub-micron grain size, composites showed relatively high thermal conductivity (TC), 55-107 W/(m.K). The thermal expansion coefficient (CTE) of the composite produced with commercial Al source, which has the highest TC of 107 W/(m.K), was 6.5x10(-6) K-1. Despite the high CTE of Al (23.6x10(-6) K-1), composites revealed significantly low CTE through the formation of Si and AlN phases during the infiltration process

Mechanical characterization of highly porous b-Si3N4 ceramics fabricated via partial sintering & starch addition

In this study, porous beta-Si3N4 ceramics containing limited amount of Sm2O3 and CaO as sintering aids were produced by addition of potato starch (10 and 20 vol.%) and partial sintering. Two different Si3N4 powders, alpha- and beta-, were used as starting materials. Scanning electron microscopy investigations revealed that development of elongated beta-Si3N4 grains were much more pronounced when alpha-Si3N4 starting powder was used. Even though porosity values of the compositions prepared by using alpha-Si3N4 (similar to 57.0-58.4%) is significantly higher than the samples produced by beta-Si3N4 (42.6%), no significant change was observed for the bending strength, fracture toughness and Weibull modulus. This indicates that microstructural features have a significant contribution to the mechanical properties of the porous materials in terms of bending strength and fracture toughness