Dinamik termokimyasal yöntem ile S3N4/SiC kompozit tozu üretimi ve özelliklerinin incelenmesi

Karbotermal indirgeme yöntemi; nitrür esaslı ileri teknoloji seramiklerin üretilmesi için tercih edilen ve en etkili sonuca ulaşmamızda kolaylık sağlayan toz üretimi yöntemidir. Yapılan bu tez çalışmasında Karbotermal indirgeme ve nitrürleme yönteminin geliştirilmesi sonucu elde edilen dinamik termokimyasal yöntem kullanılarak, kompozit toz üretimi gerçekleştirilmiştir. Bu yöntemde kullanılacak olan hammaddelerin döner bir sistem içerisinde ve reaksiyon süresi boyunca haraket etmesi sağlanmaktadır. Geliştirilen bu sistem sayesinde nitrür ve karbür esaslı ileri tenolojik seramik tozlarının ekonomik ve kaliteli bir şekilde üretimini sağlamakla beraber üretim sıcaklığını ve üretim süresini azaltarak büyük avantaj sağlamaktadır. Bu çalışmada Dinamik Termokimyasal yöntemi ile silisyum nitrür/silisyum karbür (Si3N4/SiC) kompozit toz üretimi için gerekli olan üretim parametreleri belirlenerek, döner sistemin toz morfolojisi üzerindeki etkileri incelenmiştir. Başlangıç hammaddeleri olarak; silisyum oksit (SiO2) Egesil Kimya A.Ş'den alınan UN2 POWDER saf hammadde ve karbon karası (C) Körfez Petro Kimya'dan alınan yüksek safiyetteki ISAF N-220 kodlu ürün kullanılmıştır. Kullanılan hammaddeler farklı stokiometrik oranlar belirlenerek (C/SiO2=2.25 C/SiO2=3) karıştırılmış ve sonrasında granül haline getirilmiştir. Hazırlanan granüler; ölçüsü 1-3 mm olan eleklerden geçirilmitir. Elek altında kalan granüllere, grafit bir reaktör içerisinde azot (N2) gazı ve argon (Ar) gazı atmosferinde iki kademede gerçekleştrilen dinamik termokimyasal işlemi uygulanmıştır. Gerçekleştirilen bu reaksiyon sonrasında silisyum nitrür/silisyum karbür (Si3N4/SiC) kompozit tozları elde edilmiştir. Bu tez çalışmasında geliştirilmiş bir sistem olan Dinamik Termokimyasal işlemle reaksiyonun ilk kademesi olan Si3N4 üretimi için reaksiyon sıcaklığı (1400°C-1450°C-1475°C-1500°C) ve reaksiyonun ikinci kademesi olan SiC üretimi için reaksiyon sıcaklığı (1450°C-1500°C), reaksiyon süresi (1-2 saat), 4dv/dk reaktör dönme hızı, 1lt/dk gaz akış debisi gibi, belirlenen test parametrelerinin etkileri araştırılmıştır. Reaksiyonun ardından elde edilen toz ürünlerin faz analizleri ve mikro yapıları XRD, SEM ve EDS analizleri kullanılarak karakterize edilmiş ve optimum şartlar belirlenmiştir. Yapılan analizler sonucunda 1450°C'de 2 saat süresince 1lt/dk N2 gaz akışı altında nitrürleme ve 1450°C'de 1saat süresince 1lt/dk Ar gaz akışı altında karbürleme işlemleriyle 4 dev/dk reaktör dönme hızında kompozit toz elde edilmiştir.