Zirkonya Takviyeli Alümina Esaslı Seramik Malzemelerin Üretimi ve Karakterizasyonu

Abstract

Bu tezin amacı ileri teknoloji seramikleri sınıfında yer alan biyoseramik grubu üyesi olan alümina esaslı zirkonya-itriyum oksit seramiklerin, özellikleri ve aşınma performansına, şekillendirme yönteminin, katkılama oranlarının ve sinterleme sıcaklığının etkisinin birlikte değerlendirildiği sistematik bir çalışmayı kapsamaktadır. Presle şekillendirme yöntemine ve uygulanan ısı miktarına bağlı olarak ürün içindeki gözenek miktarının, yoğunluğunun, gözenek boyut dağılımının ve iri gözenek sayısının değiştiği bununla beraber tane büyüklüğünün farklılaşması gibi durumların incelenmesini hedeflemiştir. İlk olarak, Alümina' nin miktarı sabit tutulur ve Alüminanın miktarına göre yüzdelik olarak 3, 5, 7 ve 10 şeklinde İtriyum oksit-Zirkonya (A-İZ) ile takviye edilir. Böylece referans Alümina kabul edilerek ilk kompozisyon olup sonraki Alümina' nın katkılandırılmasıyla beraber beş farklı toz karışımı oluşturulmuştur. Ardından bu toz karışımlar el presi ile şekillendirilmiştir. Bütün kompozisyon grubu için üç farklı sıcaklık (1100oC, 1200oC ve 1300oC) uygulanmıştır. Her bir sıcaklık uygulanmasından sonra bütün numunelere porozitenin belirlenmesi (Arşimet Prensibi), yoğunluk hesaplamaları, basma testi ve aşınma testi uygulanmıştır. Sonuç olarak, 1300oC'deki A-5İZ kompozisyonu ortalama 2,56 gr/cm3 yoğunluğuna sahip olup görünür porozite değeri %31,73 olarak hesaplanmıştır. Yoğun bir yapının oluştuğu ayrıca kemik yapısına uygun bir porozite oranın oluştuğu sayısal verilerle ortaya konmuştur. Uygulanan diğer test metotlarının sonuçlarına göre; basma değeri 345 N/mm2 ve toplam 9 dakikalık aşınma sonucunda kayıp miktar %3,5 olarak kaydedilmiştir. Kompozisyonun olumlu verilerinden dolayı SEM ve EDS ile karakterizasyon yapılmıştır.This thesis covers a systematic study of the characteristics and performance of alumina based zirconia-yttrium oxide ceramics, which is a member of bioceramics group in the class of high-tech ceramics, together with the effect of shaping method, doping ratio and sintering temperature. The aim of this study is to investigate the shape of the product depending on the forming method and the amount of heat applied, such as the amount of pores in the product, the density, the pore size distribution and the variation of the number of large pores as well as the grain size. Firstly, the amount of Alümina is kept constant and ıt is reinforced with Yttrium oxide-Zirconia in the form of 3, 5 , 7 and 10 in percentage according to the amount of Alümina. Thus, the constant amount of alümina is the first composition and five different powder mixtures are formed together with the subsequent addition of Alümina. These powder mixtures are then shaped by hand press. Three different temperatures (1100oC, 1200oC ve 1300oC ) were applied for the entire composition group. After applying each temperature, all samples were subjected to porosity determination (Archimedes Principles), samples of densities, compression test and wear test. As a result, the A-5İZ composition at 1300 oC has an average density of 2,56 g/cm3 and apparent porosity value is calculated to be %31,73. Numerical evidence has been put forward that there is an intense structure and a porosity ratio suitable for bone structure. According to the result of test methods applied; and the loss amount as a result of abrasion of 345 N/mm2 and a total of 9 minutes was recorded as %3,5. Because of the positive data of the composition, it is characterized by SEM and EDS.