Otomotiv sanayisi için alümina ile toklaştırılmış zirkonya- zirkonyum diborür (ATZ-ZrB2) kompozitlerinin geliştirilmesi ve karakterizasyonu

Günümüzde fiziksel, kimyasal ve mekanik özellikleri daha üst seviyelere çıkarılmış malzemelere olan ihtiyaç her geçen gün artmaktadır. Bu malzemelerin üretiminde ise geleneksel yöntemlerin ve kullanılan hammaddelerin yetersiz kaldığı noktalarda ileri teknolojik malzemeler ve üretimleri devreye girmektedir. İleri teknolojik malzemeler havacılık, askeriye, enerji, haberleşme ve otomotiv sanayisi gibi birçok endüstriyel alanda kullanılmaktadır. Endüstrinin giderek artan ihtiyaçları üstün performanslı yeni malzemelerin geliştirilmesini zorunlu hale getirmiştir. Bunun sonucunda ileri teknolojik malzemeler arasında yer alan polimer, seramik ve kompozitlerin mühendislik uygulamalarındaki kullanım oranı artmıştır. İleri teknolojik malzemelerin en önemli özelliği ise bu malzemelerin üretimlerinde kullanılan ham maddelerin yapay yollarla elde edilmiş, yüksek saflıkta ve nano boyutta tanecik yapısına sahip tozlardan oluşmasıdır. İleri teknoloji seramiklerinden, son yıllarda endüstride kullanımı ile dikkat çeken malzemelerden biride Zirkonyadır. Zirkonya (ZrO2) sahip olduğu yüksek aşınma direnci, tokluk, sertlik, biyouyumluluk gibi fiziksel ve mekaniksel özellikleri ile ileri teknolojik seramikler grubuna girmiştir. Otomotiv sektöründe de kullanılan zirkonya yüksek tokluk değerlerine sahip olsa da kısmen orta seviyede bir sertlik değerine sahiptir. Bu değer yüksek yük altındaki uygulamaları için uygun değildir. Bu sınırlamaların üstesinden gelmek için zirkonyanın sert takviyeler ile güçlendirilmesi gerekir. Bunun için yüksek sertliğe sahip TiB2 ve ZrB2 kullanılır. Bu noktada tezimizin konusu olan ZrB2 ortaya çıkmaktadır. Ultra yüksek sıcaklık seramiği (UHTC) olan ZrB2 üstün özelliklerinden dolayı son yıllarda endüstriyel uygulamalarda takviyeli kompozit malzeme üretiminde tercih edilmektedir. Bu amaçla hem tokluk hem de sertlik değeri açısından otomotiv sektörünün ihtiyaçlarına cevap verebilecek seramik kompozit elde etmek için bu tez çalışmasında alümina ile toklaştırılmış zirkonya-Zirkonyum diborür (ATZ-ZrB2) seramik kompozit üretimi gerçekleştirilmiştir. ATZ-ZrB2 kompozit malzeme üretimi için eşit mol oranlarında hazırlanan Mg-Y-TZP (%3 mol Y2O3 ve %8 mol MgO) karışımına, ağılıkça %1 Alümina (Al2O3) ve ağırlıkça %0,5 - %1 - %1,5 - %2 oranlarında ZrB2 tozları ilave edilmiştir. Hazırlanan karışımda homojenliği sağlamak için bağlayıcılar ilave edilerek alkol ortamında gezegensel değirmende karıştırılmıştır. Elde edilen toz karışımı sırasıyla kurutma, eleme ve şekillendirme (tek eksenli pres ve CIP) aşamalarından sonra bağlayıcı uzaklaştırma ve belirlenen sıcaklık değerlerinde sinterleme işlemi yapılmıştır. Elde edilen numunelerin yoğunluk, sertlik-tokluk , XRD ve SEM analizleri yapılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre, istenen mekaniksel özelliklere sahip ATZ-ZrB2 kompozit üretimi gerçekleştirilmiştir. Üretimi gerçekleştirilen bu kompozit malzemenin otomotiv sektöründe sürtünmenin ve sıcaklığın fazla olduğu parçaların yapımı veya kaplanması gibi endüstriyel uygulamalarda kullanılabileceği kanısına varılmıştır. Anahtar Kelimeler: Tetragonal Polikristal Zirkonya, ZrB2, ATZ-ZrB2 kompozit, İleri teknoloji seramikleri.