Seramik - metal birleştirmeler ve performanslarının incelenmesi

Bu çalışmada, yüksek oranda aşınma ve deformasyona neden olan gerilmelere maruz metalik malzemelerin, yüksek aşınma dayanımı ve/veya deformasyon direncine sahip seramiklerle makro düzeyde kaplanması suretiyle kullanım ömürlerinin arttırılması amaçlanmıştır. Bu kapsamda, ön testlerde metal olarak orta karbonlu çelik ve ileri teknoloji seramiğini simüle edecek şekilde kolay temin edilebilen yapı mozaiği (betebe) kullanılmıştır. Yapıştırma optimizasyonu yapıldıktan sonra ise teknoloji seramiklerinden silisyum nitrür (Si3N4) altıgen şekilli olarak tasarlanarak üretilmiş ve metal üst yüzeyine soğuk birleştirme teknikleri kullanılarak yüksek tutunma kabiliyetine sahip olacak şekilde montaj edilmiştir. Kovalent yapısı ile yüksek mukavemet sağlayan Si3N4`ün düşük sıcaklıklarda ötektik oluşturan Al2O3, SiO2 ve MgO oksit sinter katkısı ile karıştırılmış ve tek yönlü olarak preslendikten sonra sıvı faz sinterlemesi yapılmıştır. Seramiklerin metal üst yüzeyine birleştirme işlemi olarak oda sıcaklığında değişik bağlayıcıların kullanıldığı yapıştırma teknikleri uygulanmıştır. Çeşitli parametrelerin yapışma mukavemetine etkileri incelenmiştir. Bu amaca yönelik olarak bağlantıların mukavemetleri hazırlanan bir düzenekle bilgisayar kontrollü Dartec çekme cihazı ile üç nokta eğme testleri yapılarak ölçülmüştür. En iyi yapışma dayanımı gösteren numuneler 150 grid`lik SiC zımpara kâğıdı ile parlatma işlemi yapılmış yüzeylerde Pattex Rapid Universal sıvı yapıştırıcı kullanılarak ve dikey yüzey morfolojisinde oda sıcaklığında gerçekleşen bağlantılarda elde edilmiştir. Bu değerden farklı yüzey pürüzlülüğü değerleri daha zayıf bağlantı dayanımı göstermiştir.