Erdem ALP, Ebru KARAÇAY, H. Canan CABBAR

Düşük Sıcaklıkta Bor Karbür Üretimi Ve Karakterizasyonu

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 yanıyüksek 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

PDF

___

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,
-