Düşük Sıcaklıkta Bor Karbür Üretimi Ve Karakterizasyonu

Öz

Bor karbür, yüzlerce bor bileşiği arasında yüksek pazar hacmine sahip önemli bir bor uç ürünüdür. İleri teknolojik seramik malzemesi olan bor karbür yüksek sertliği, düşük yoğunluğu, kimyasallara karşı direnci, ısıya dayanımı ve yüksek nötron absorplama özellikleri nedeni ile birçok askeri ve sivil uygulama alanı bulmuştur. Bor karbür üretmek için pek çok yöntem bulunmaktadır. Bunlardan bazıları; sol jel, kimyasal buhar biriktirme, kendiliğinden ilerleyen yüksek sıcaklık ve karbotermal indirgeme yöntemleridir. Bu yöntemlerin ortak yanı
yüksek enerji gereksinimine ihtiyaç duymalarıdır. Bu çalışmada amaç, yardımcı indirgeme (co-reduction) yöntemiyle düşük sıcaklıklarda bor karbür tozu sentezlemektir. Başlangıç maddeleri olarak BBr3, CCl4 ve yardımcı indirgeyici olan Na kullanılmıştır. Çalışmada 400°C, 450°C ve 500°C olmak üzere 3 farklı sentez sıcaklığı ve 2 ile 10 saat arasında 5 farklı tepkime süresi ile tepkime gerçekleştirilmiştir. Nihai ürünlerin karakterizasyon işlemleri FT-IR, TGA/DTA, XRD, SEM/EDS ve parçacık boyut dağılımı analizi ile yapılmıştır. Sonuç olarak 450°C ve 8 saat boyunca gerçekleştirilen tepkime ile elde edilen toz ürünün mikron boyutunda olduğu ve bu tozun bir bor karbür öncül maddesi olduğu anlaşılmıştır. Bu toz ürün 700°C’da 3 saat boyunca sinterlendikten sonra yapılan XRD analizi, kristal bor karbür oluşumunun başladığını göstermiştir.

Anahtar Kelimeler

• Bor karbür, karakterizasyon, yardımcı indirgeme yöntemi

Kaynakça

1. Thévenot, F., “Boron carbide-A comprehensive
2. review”, Journal of the European Ceramic
3. Society, 6: 205-225, 1990.
4. Rao, M.P.L.N., Gupta, G. S., Manjunath, P.,
5. Kumar, S., Suri, A.K., Krishnamurthy, N.,
6. Subramanian, C., “Temperature measurements in
7. the boron carbide manufacturing process –A hot
8. model study“, Int. Journal of Refractory

9. Metals & Hard Materials 27:621–628, 2009.
10. Guojian, J., Jiayue, X., Hanrui, Z., Wenlan, L.,
11. “Combustion of Na2B4O7 + Mg + C to synthesis
12. B4C powders”, Journal of Nuclear Materials,
13. :487–491, 2009.
14. Alizadeh, A., Taheri-Nassaj, E., Ehsani, N.,
15. “Synthesis of boron carbide powder by a
16. carbothermic reduction method”, Journal of the European Ceramic Society, 24:3227-3234,
17. -
18. Hadian, A.M., Bigdeloo, J.A., “The Effect of
19. Time, Temperature and Composition on Boron
20. Carbide Synthesis by Sol-gel Method”, Journal
21. of Materials Engineering and Performance,
22. :44–49, 2008.
23. Yanase, I., Ogawara, R., Kobayashi, H.,
24. “Synthesis of boron carbide powder from
25. polyvinyl borate precursor”, Materials Letters,
26. :91–93, 2009.
27. Khanra, A.K., “Production of boron carbide
28. powder by carbothermal synthesis of gel
29. material”, Bull. Mater. Sci., 30:93-96, 2007.
30. Mondal, S., Banthia, A.K., “Low-temperature
31. synthetic route for boron carbide”, Journal of
32. the European Ceramic Society, 25: 287-291,
33. -
34. Karaçay, E., Alp, E., Cabbar H. C., “Boron
35. carbide production by sol-gel method and its
36. characterization”, Journal of the Faculty of
37. Engineering and Architecture of Gazi
38. University, Cilt 27, No 2, 417-428, 2012.
39. İzmir, A. İ., Kimyasal Buhar Çöktürme
40. Yöntemi İle Bor Karbür Üretimi, Yüksek
41. Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri
42. Enstitüsü, 2001.
43. Zeng, B., Feng, Z., Li, S., Liu, Y., Cheng, L.,
44. Zhang, L., “Microstructure and deposition
45. mechanism of CVD amorphous boron carbide
46. coatings deposited on SiC substrates at low
47. temperature”, Ceramics International, 35:1877–
48. , 2009.
49. Karaman, M., Chemical Vapor Deposition of
50. Boron Carbide, Doktora Tezi, Middle East
51. Technical University, The Graduate School Of
52. Natural And Applied Sciences, 2007.
53. Alkan, M., Kendiliğinden İlerleyen Yüksek
54. Sıcaklık Sentezi Yöntemi İle Bor Karbür Tozu
55. Üretimi, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik
56. Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2008.
57. Shi, L., Gu, Y., Chen, L., Qian, Y., Yang, Z.,
58. Ma, J., “A low temperature synthesis of
59. crystalline B4C ultrafine powders”, Solid State
60. Communications, 129:5-7, 2003.
61. Erdik, E., Organik Kimyada Spektroskopik
62. Yöntemler 3. Baskı, Gazi Kitabevi, Ankara,
63. -