Spark plazma sinterleme yöntemi ile ışık geçirgenliğine sahip magnezyum alüminat spinel seramiklerinin üretimi ve karakterizasyonu

Bu çalışmada optik, medikal ve balistik amaçlı kullanımlara uygun saydam MgAl2O4 seramiklerinin MgO ve Al2O3 karışımlarından hareketle Spark Plazma Sinterleme yöntemiyle eldesinde sinterleme sıcaklığı, kalıp içi eleman olarak kullanılan molibden kaplı grafit folyonun ve SiC disklerin saydamlığa etkisi, ve B2O3 katkısının malzeme üzerindeki etkisi incelenmiştir. Spark Plazma Sinterleme yöntemi ile yapılan deneylerde başlangıç spinel tozu eldesi için MgOve Al2O3 tozu kullanılmıştır. Birinci grup deneyler katkısız MgO + Al2O3 tozlarıyla 1200 – 1400 °C arasında iki basamaklı basınç profili (oda sıc – 1000 °C arasında 40MPa, 1000 °C – sinterleme sıc. arasında 80 MPa) uygulanarak 20 dk bekleme süresiyle gerçekleştirilmiştir. Mo kaplı grafit folyo ve SiC disk ile yapılan deneyler ise karbon kirlenmesinin malzeme üzerindeki etkisini belirleyebilmek için aynı spark plazma sinterleme parametreleri ile gerçekleştirilmiştir. Katkılı deneylerde B2O3, MgO + Al2O3 karışımına ağırlıkça % 0,15 oranında H3BO3 asidik formunda katılmıştır. Bu grup deneyler 1250 – 1400 °C arasında gerçekleştirilmiştir. Tüm deneyler karşılaştırıldığında en yüksek rölatif yoğunluk değeri 1350 °C'de sinterlenmiş katkılı numuneye ait olup % 99,7 olarak ölçülmüştür. Bu numune aynı zamanda 550nm dalga boyunda % 65 ışık geçirgenliği ile en yüksek ışık geçirgenliğine sahiptir. Yapılan deneylerde ışık geçirgenliğinin sıcaklığa bağlı olarak arttığı ancak 1300 °C'nin üzerinde tane boyutunun irileşmesi nedeniyle azalmaya başladığı belirlenmiştir. En yüksek sertlik değeri 1200 °C'de sinterlenen katkısız magnezyum alüminat spinel numunesinden 15,74 GPa olarak ölçülmüştür. Sıcaklık arttıkça tane büyümesiyle sertlik değerlerinde de azalma gözlenmiştir.