Elektroforetik İnfiltrasyon Tekniği Kullanılarak SiC Partikül Takviyesiyle Yoğunluğu Artırılan Karbon Malzemelerin Mekanik Özelliklerinin Geliştirilmesi

Yılmaz M., Çelik R. B., Türedi E.

Bayburt Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, cilt.2, sa.2, ss.238-242, 2019 (Hakemli Dergi)

Özet

Karbon malzemelerde üretim sonucu beklenen yoğunluğun elde edilebilmesi için infiltrasyon ve karbonizasyon aşamalarının tekrarlanması gerekmektedir. Karbonizasyon aşamasının tekrarlı olarak yapılması üretim maliyetlerinde önemli bir yer tutmaktadır. Bu çalışmada, SiC partiküllerinin ürün yapısında bulunan gözeneklerin içerisine elektroforetik infiltrasyonu ile yoğunukta istenen artışın daha az çevrimde elde edilebilmesi ile birlikte partikül takviyesi ile malzemenin sertlik ve aşınma direcinin arttırılması hedeflenmektedir. Bu çalışmada poliaromatik bir hidrokarbon olan Carbores P (Rütgers Basic Aromatics GmbH) ve grafit tozları belirlenen oranlarda karıştırılarak soğuk eksenel preslenmiş ve karbonize edilmiştir. SiC elektroforetik infiltrasyon işleminde çözücünün tipi, çözeltinin pH'ı, karıştırma yöntemi, partikül konsantrasyonu ve kullanılan yüzey aktif maddeler, infiltrasyonda voltaj, süre ve elektrotlar arası mesafe gibi parametreler önemlidir. SiC elektroforetik infiltrasyon sonrasında, furfuril alkol çözeltisi karbon malzemeye infiltre edilmiş, furfuril alkolün polimerizasyonu gerçekleştirilmiş ve karbon malzemeler karbonize edilmiştir. Sonrasında ikinci furfuril alkol infiltrasyonu yapılmış, furfuril alkol polimerize edilmiş ve bu aşamada numuneler metalografik olarak hazırlanmış, optik mikroskop ile mikroyapısal karakterizasyonu yapılmıştır. Numunelerin Vickers indentasyonu ile 1 kg-f yük altında sertlik değerleri ölçülmüştür. SiC infiltrasyonu yapılmış ve yapılmamış olan numunelerde beklenen mekanik özellikler testler sonrasında değerlendirilmiştir.

In carbon materials, infiltration and carbonization steps need to be repeated in order to obtain the expected density. Repeated carbonization is an important part of production costs. In this study, it is aimed not only the increase of the density in less cycles by the electrophoretic infiltration of the SiC particles into the pores of the carbon material structure but also the increase of hardness and wear resistance of the material. In this study, a polyaromatic hydrocarbon, Carbores P (Rütgers Basic Aromatics GmbH) and graphite powders were mixed in determined ratios, cold axial pressed and carbonized. In the SiC electrophoretic infiltration process, the parameters such as the type of solvent, pH of the solution, mixing method, particle concentration and the surfactants used, the voltage, duration and distance between the electrodes in the infiltration are important. After SiC electrophoretic infiltration, the furfuryl alcohol solution was infiltrated to the carbon material, the polymerization of furfuryl alcohol was carried out and the carbon materials were carbonized. After that the second infiltration of furfuryl alcohol was carried out and furfuryl alcohol poymerized, at this stage, samples were metallographically prepared, microstructural characterization was done by optical microscope. The hardness values of the samples were measured by Vickers indentation under 1 kg-f load. The mechanical properties expected SiC infiltrated and untreated samples after SiC infiltration and were evaluated after the tests.