Production of AlN-Si-Al Ceramic-Metal Composites via Pressurless Infiltration Method

Yıl 2014, Cilt: 14 Sayı: 3, 353 - 356, 01.12.2014

Ayşe Kalemtaş Gürsoy Arslan Ferhat Kara

Öz

In this work, the production of light (∼2,9 g/cm3) and dense (> 99 %) AlN based ceramic metal composites was conducted by the pressureless melt infiltration method. These composites contain a high ceramic volume fraction (> 50 vol %) which is the result of the reaction between Si3N4 and Al in the Si3N4-Al system. The production of the ceramic-metal composites was achieved via infiltrating 2024 Al alloys at different temperatures and holding times into the porous pellets which were prepared using α-Si3N4 powder. These experiments were conduced in two ways: (i) Infiltration at a constant holding time (1 h) in the temperature range of 900-1400°C at intervals of 100°C. (ii) Infiltration at a constant infiltration temperature (1200°C) with a holding time in the range of 1-5 h at intervals of 1 h. Qualitative phase analysis of the produced composites confirmed the exisitence of the AlN, Si, Al and CuAl2 phases in the microstructure and revealed that the Si3N4 phase was completely consumed as a result of its reaction with the Al phase. The SEM analyses indicate that these materials are quite dense and fine-grained (< 0,5 µm). © Afyon Kocatepe Üniversitesi 1. Giriş

Anahtar Kelimeler

Pressureless infiltration; ceramicmetal composite; AlN; Si3N4

Basınçsız Sızdırma Yöntemiyle AlN-Si-Al Seramik-Metal Karma Malzemelerin Üretimi (025756) (353-356)

Öz

Bu çalışmada basınçsız sızdırma yöntemi kullanılarak Si3N4-Al sisteminde, Si3N4 ve Al arasında meydana gelen tepkime sonucu yüksek seramik hacim kesrine (> hacimce % 50) sahip, hafif (∼2,9 g/cm3) ve yoğun (> % 99) AlN esaslı seramik-metal karma malzemelerin üretimi gerçekleştirilmiştir. α-Si3N4 tozuyla hazırlanan gözenekli bünyelere 2024 Al alaşımı, farklı sıcaklık ve sürelerde sızdırılarak seramik-metal karma malzemeler üretilmiştir. Bu çalışmalar iki şekilde gerçekleştirilmiştir: (i) Sabit sürede (1 saat) 9001400°C aralığında, 100°C aralıkla sızdırma. (ii) Sabit sıcaklıkta (1200°C) 1-5 saat arasında değişen sürelerde sızdırma. Üretilen karma malzemelerin evre (faz) analizleri sonucunda yapıda AlN, Si, Al ve CuAl2 evrelerinin bulunduğu ve Si3N4 evresinin Al ile tepkimesi sonucunda yapıda tamamıyla tüketildiği belirlenmiştir. Gerçekleştirilen SEM incelemeleri bu malzemelerin oldukça yoğun ve ince bir içyapıya sahip olduğunu (< 0,5 µm) göstermiştir

Anahtar Kelimeler

Basınçsız sızdırma; seramik-metal karma malzeme; AlN; Si3N4

Kaynakça

• Aghajanian, M.K., Biel, J.P. ve Smith, R.G., 1994. AlN matrix composites fabricated via an infiltration and reaction approach. Journal of the American Ceramic Society, 77, 1917-1920.
• Zhao J.Z., Gao J.Q. ve Jin Z.H., 2006. Preparation of AlN matrix composites using an infiltration and reaction approach. Materials Chemistry and Physics, 97, 506- 510, 2006. 5 µm 300 nm 1 µm