Düşük Sıcaklıkta Bor Karbür Üretimi Ve Karakterizasyonu

Yıl 2013, Cilt: 28 Sayı: 2, 0 - , 26.02.2014

Erdem Alp Ebru Karaçay H. Canan Cabbar

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

• Thévenot, F., “Boron carbide-A comprehensive
• review”, Journal of the European Ceramic
• Society, 6: 205-225, 1990.
• Rao, M.P.L.N., Gupta, G. S., Manjunath, P.,
• Kumar, S., Suri, A.K., Krishnamurthy, N.,
• Subramanian, C., “Temperature measurements in
• the boron carbide manufacturing process –A hot
• model study“, Int. Journal of Refractory
• Metals & Hard Materials 27:621–628, 2009.
• Guojian, J., Jiayue, X., Hanrui, Z., Wenlan, L.,
• “Combustion of Na2B4O7 + Mg + C to synthesis
• B4C powders”, Journal of Nuclear Materials,
• :487–491, 2009.
• Alizadeh, A., Taheri-Nassaj, E., Ehsani, N.,
• “Synthesis of boron carbide powder by a
• carbothermic reduction method”, Journal of the European Ceramic Society, 24:3227-3234,
• -
• Hadian, A.M., Bigdeloo, J.A., “The Effect of
• Time, Temperature and Composition on Boron
• Carbide Synthesis by Sol-gel Method”, Journal
• of Materials Engineering and Performance,
• :44–49, 2008.
• Yanase, I., Ogawara, R., Kobayashi, H.,
• “Synthesis of boron carbide powder from
• polyvinyl borate precursor”, Materials Letters,
• :91–93, 2009.
• Khanra, A.K., “Production of boron carbide
• powder by carbothermal synthesis of gel
• material”, Bull. Mater. Sci., 30:93-96, 2007.
• Mondal, S., Banthia, A.K., “Low-temperature
• synthetic route for boron carbide”, Journal of
• the European Ceramic Society, 25: 287-291,
• -
• Karaçay, E., Alp, E., Cabbar H. C., “Boron
• carbide production by sol-gel method and its
• characterization”, Journal of the Faculty of
• Engineering and Architecture of Gazi
• University, Cilt 27, No 2, 417-428, 2012.
• İzmir, A. İ., Kimyasal Buhar Çöktürme
• Yöntemi İle Bor Karbür Üretimi, Yüksek
• Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri
• Enstitüsü, 2001.
• Zeng, B., Feng, Z., Li, S., Liu, Y., Cheng, L.,
• Zhang, L., “Microstructure and deposition
• mechanism of CVD amorphous boron carbide
• coatings deposited on SiC substrates at low
• temperature”, Ceramics International, 35:1877–
• , 2009.
• Karaman, M., Chemical Vapor Deposition of
• Boron Carbide, Doktora Tezi, Middle East
• Technical University, The Graduate School Of
• Natural And Applied Sciences, 2007.
• Alkan, M., Kendiliğinden İlerleyen Yüksek
• Sıcaklık Sentezi Yöntemi İle Bor Karbür Tozu
• Üretimi, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik
• Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2008.
• Shi, L., Gu, Y., Chen, L., Qian, Y., Yang, Z.,
• Ma, J., “A low temperature synthesis of
• crystalline B4C ultrafine powders”, Solid State
• Communications, 129:5-7, 2003.
• Erdik, E., Organik Kimyada Spektroskopik
• Yöntemler 3. Baskı, Gazi Kitabevi, Ankara,
• -