Bor nitrür (BN) katkılı zirkonya (ZrO2) seramiklerin tribolojik davranışı

Bu çalışmada, %3 mol Y2O3 ile stabilize edilmiş zirkonya (3Y-ZrO2) seramiklerin sinterlenebilirliği, mikroyapısı, mekanik ve tribolojik özelliklerine farklı oranlarda hekzagonal bor nitrür (BN) ilavesinin etkisi taramalı elektron mikroskobu (SEM), X-ışınları kırınımı (XRD), mikro vickers sertlik testi, ball- on-disk tipi aşınma cihazı ve profilmetre kullanılarak incelenmiştir. 1250°C'de 2 saatlik sinterleme sonrasında, %0.25 BN katkısıyla 3Y-ZrO2 örneklerinin yoğunluğu 5.16 g/cm³'ten 5.52 g/cm³'e yükselmiş ve sinterlenebilirliklerinde bir iyileşme gözlemlenmiştir. BN katkısıyla ve katkı miktarının artışıyla 3Y-ZrO2'nin tane boyutunda artış meydana gelmiş; %1 BN katkısıyla ortalama tane boyutu 0,12 µm'den 0,42 µm'ye yükselmiştir. %0.25 BN katkısıyla 3Y-ZrO2 örneklerinin sertliği 714 Hv'den 978 Hv'ye yükselirken, bu orandan sonra sertlikte bir azalma olmuştur. BN katkılı 3Y-ZrO2 örneklerinin aşınma testleri, ticari olarak temin edilen WC seramik bilye kullanılarak kuru kayma şartlarında 5 ve 10 N yük altında oda sıcaklığında gerçekleştirilmiştir. BN ilavesi ve katkı miktarının artmasıyla 3Y-ZrO2'nin sürtünme katsayısı ve aşınma hacmi önemli ölçüde azalmıştır. Katkısız 3Y- ZrO2'nin 10 N yükte ortalama sürtünme katsayısı ve aşınma hacmi sırasıyla 0,2 ve 1,6 mm³ iken, %1 BN katkılı 3Y-ZrO2'de ise sırasıyla 0,1 ve 0,32 mm³ değerine düşmüştür. Bu azalma, BN'nin kendinden katı yağlayıcı özelliğinden kaynaklanmaktadır. Sonuç olarak, BN ilavesi, 3Y-ZrO2'nin aşınma direncinde belirgin bir artış sağlamıştır. Bu sonuçlar, düşük miktarda BN ilaveli 3Y-ZrO2 seramiklerin özellikle dental implantlar ve diğer biyomedikal uygulamalarda potansiyel bir malzeme olarak kullanılabileceğini göstermektedir.