Silisyum karbür ve bor karbür esaslı seramiklerin segrege ağ yapıları ile termoelektrik özelliklerinin geliştirilmesi

Yaygın olarak kullanılan yüksek sıcaklık termoelektrik malzemelerinin pahalı ve nadir bileşenleri sebebiyle kolayca ulaşılabilen ve uygun maliyetli malzemelerin geliştirilmesine ihtiyaç duyulmaktadır. Karbürler, düşük maliyetli ve kolay bulunan bileşenlere sahip olmaları sayesinde alternatif yüksek sıcaklık termoelektrik malzemeleri olarak değerlendirilebilirler. Bu bağlamda gerçekleştirilen tez çalışmaları B4C, SiC ve TiC ile bu malzemelerin kompozitlerinin üretimini ve termoelektrik (TE) özelliklerinin karakterizasyonunu kapsamaktadır. Yapılan çalışmalar kapsamında B4C granülleri TiC ve SiC partikülleri ile kaplandıktan sonra spark plazma sinterleme (SPS) ile sinterlenerek eşzamanlı elektriksel iletkenliği artıran ve ısıl iletkenliği azaltan in-situ TiB2 ve Seebeck katsayısını artırırken ısıl iletkenliği azaltan SiC segrege ağ yapılı (SNS) kompozitler oluşturulmuştur. In-situ TiB2-SNS ile azami 8,02x10-2 ZT değeri ile B4C'e kıyasla ≈%120 ve SiC-SNS ile azami 0,12 ZT değeri elde edilerek monolitik B4C'e kıyasla ≈%230 iyileşme sağlanmıştır. Porozitenin karbürlerin TE özelliklerine olan etkisinin incelenmesi amacıyla B4C, SiC ve TiC tozları ile bu malzemelerin kompozitleri kısmi sinterlenmiş ve TE özellikleri karakterize edilmiştir. Oluşturulan kontrollü poroziteler ile TiC-SNS içeren SiC'ün ZT'si ≈%38 artırılarak 6.69x10-3 değeri elde edilmiştir. Öte yandan SiC-SNS içeren B4C'ün ZT değeri kontrollü porozite ile ≈%3 oranında iyileştirilerek 0.123 değerine ulaşmıştır. Çalışmalar bünyesinde üretilen yüksek miktarda ikincil faz sayesinde yüksek elektriksel iletkenlik ancak düşük TE verim elde edilen malzemeler, EDM (elektrik deşarj yöntemi) ile işlenebilir seramik zırh malzemesi olarak değerlendirilmiştir. SiC'ün elektriksel iletkenliğini artırmak amacıyla partiküler kompozit, segrege ağ yapısı ve bu yöntemlerin birleşimi olmak üzere farklı kompozit yaklaşımları uygulanmıştır.