Fabrication of high density alumina ceramics from nanopowders through colloidal processing

Nanotozların, yüksek yoğunluklu ve ince taneli malzemelerin üretiminde kullanılması, yüksek mekanik özelliklerin ve/veya 3B Seramik Baskı gibi yüksek katı içerikli uygulamaların gerekli olduğu durumlarda oldukça avantajlıdır. Oksit seramiklerin çamur bazlı üretim süreçleri ile üretimi oldukça avantajlı olmasına karşın, nano-yapılı, yüksek yoğunluklu malzemelerin bu yöntem ile üretimi hala problemlidir. Nanotozların kolloidal süreçler ile üretimindeki en büyük sınırlama, nanotoz süspansiyonlarının beklentilerden de yüksek viskoziteleridir. Yüksek viskozite değerleri, elde edilebilecek en yüksek katı yükleme oranını kısıtlar ki bu da konsolide edilen yaş seramik kütlelerin bütünlüğünü ve yoğunluğunu kısıtlamaktadır. Dahası, yüksek toz yüklemeli süspansiyonlarda parçacıklar arasındaki mesafeler azaldığı için nanotozlar çok daha hızlı topaklanma eğilimi göstermekte ve bu da tozların süspansiyon içerisinde ya da konsolide edilmiş yaş kütlelerde tozların homojen dağılımı ile ilgili zorluklar doğurmaktadır. Bu tez çalışmasında süspansiyon reçeteleri için geliştirilen farklı yaklaşımlar tartışılmış ve bu yaklaşımların parçacıkların dizilimi, yaş kütlenin oluşumu ve sinterleme sürecindeki etkisi incelenmiştir. Hacimce 35-40%'a varan katı yükleme oranına sahip süspansiyonlar üretilmiştir. Bu süspansiyonların dökümü yapıldığında 58%'e varan ön yoğunluğa sahip yaş kütleler üretilmiştir. Sinterleme sonucu yoğunluklar 96%'ya kadar yükseltilmiş ve α-Al2O3 çekirdekleri süspansiyona eklendiğinde son yoğunluk 99% olarak ölçülmüştür. Sonuç olarak, nanotozlardan yüksek yoğunluklu alümina seramikleri başarıyla üretilebilmiştir.