Geleneksel ve teknik seramiklerin kırılma tokluğunun incelenmesi

Seramikler, yüksek ergime sıcaklığı, korozyon direnci, yüksek mukavemet özelliklerine sahip olup elektrik ve ısıyı iyi yalıtır. Bununla birlikte seramikler çok kırılgandır ve bu nedenle kullanımları sınırlanmaktadır. Uzun yıllardır seramik malzemelerin kırılma tokluğunun artırılması üzerine çok yoğun çalışmalar yapılmaktadır. Bu çalışmada bazı geleneksel ve teknik seramiklerin kırılma tokluğu ASTM E399 Standardına göre belirlenmiştir. Deneysel çalışmalar üç aşamadan oluşmaktadır; birinci aşamada tetragonal zirkonya tozu üretilmiş daha sonra farklı miktarlarda tetragonal, monoklinik zirkonya ve zirkon içeren alümina karışımlar hazırlanmıştır. Zirkon, zirkonya ile toklaştırılmış müllit, duvar ve yer karosu reçetelerine ait toz karışımları da hazırlanmıştır. İkinci aşamada, bu toz karışımları slip döküm tekniği ile ASTM E399 Standardına uygun ebatlarda şekillendirilmiş ve değişik sıcaklıklarda sinterlenmiştir. Üçüncü aşamada, numunelerin su emme, sertlik, üç nokta eğme dayanımı testleri ile XRD ve SEM-EDX analizleri yapılmıştır. Numunelerin kırılma tokluğu sinterleme sıcaklığının artması ile artmıştır. Alümina'ya monoklinik ve tetragonal zirkonya katkısı kırılma tokluğunu artırmıştır. 1600ºC'de sinterlenen katkısız, %5 m-ZrO2 ve %20 t-ZrO2 içeren alümina numunelerin kırılma tokluğu sırası ile 5.9, 7.0 ve 11.5 MPa?m olmuştur. Zirkonya ile toklaştırılmış müllit numunelerin kırılma tokluğu alüminadan daha düşüktür. Yer ve duvar karolarının kırılma toklukları sırası ile 2.7 ve 0.9 MPa?m olarak bulunmuştur.