Kurşunsuz piezoelektrik seramiklerde mikroyapı kontrolüyle özelliklerin geliştirilmesi
Properties improvement by microstructure control in lead-free piezoelectric ceramics
- Tez No: 688159
- Danışmanlar: PROF. DR. ENDER SUVACI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Mühendislik Bilimleri, Metallurgical Engineering, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Eskişehir Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Tepkileyiciler, sensörler, dönüştürücü ve jeneratörlerde geçmişten günümüze kullanılan piezoelektrik malzemelerin büyük bir bölümünü, üstün piezoelektrik özelliklere sahip olan fakat doğaya ve insana zararlı olan, kurşun bazlı bileşimler bulunmaktadır. Türkiye'nin de içinde yer aldığı pek çok ülkede kurşun içeren piezoelektrik malzemelerin kullanımının sınırlandırılması ve bu zararlı içeriğin temiz içeriğe dönüştürülmesi yönünde pek çok yeni araştırma ve uygulamalar başlatılmıştır. Üstün performansı sağlamak için kurşunsuz piezoelektrik sistemleri geliştirilmesi günümüz malzeme bilimi dünyasında yoğun olarak devam etmektedir. Temel olarak kullanım yoğunluğunun göz önüne alındığı otomotiv sektörü gibi alanlardaki kullanım sıcaklığına uygun (100oC<T<200oC) kararlılık gösterebilecek kurşunsuz piezoseramikler konusundaki çalışmalar halen devam etmektedir. Yapılan çalışmalar göz önüne alınarak, sodyum bizmut titanat (NBT) bazlı seramikler, yüksek piezoelektrik performansları ve tekrarlanabilirlikleri nedeniyle toksik kurşun bazlı seramikler için önemli alternatiflerdir. NBT seramiklerinin potasyum bizmut titanat (KBT) ve baryum titanat (BT) modifikasyonu, nispeten yüksek faz dönüşüm sıcaklıkları ile üstün elektriksel özelliklerle sonuçlanacağı öngörülerek bu çalışma gerçekleştrilmiştir. Ek olarak, istenen kristalografik yönelimle seramiklerde yönlenmiş mikroyapı elde edilmesi, NBT bazlı seramiklerden önemli ölçüde yüksek piezoelektrik yanıtlar elde etmek için başka bir yaklaşımdır. Yönlendirilmiş Çekirdekle Kontrollü Tane Büyümesi (TGG), eş eksenli matris tanelerinde çekirdeklerin yönlendirilmesi sonrasında ısıl işlem sürecinde yoğunlaştırma ve tanelerin Ostwald irileşmesi prosesiyle yönlendirilmiş seramikler üretmek için yaygın olarak kullanılan bir tekniktir. Bu süreçte, çekirdekler ve yönlendirilmiş taneler arasındaki kafes uyumsuzluklarının gelişimi, düşük faz dönüşümüne ve düşük depolarizasyon sıcaklıklarına neden olabilir. Bu etkiyi test etmek için, bu çalışmada, KBT-BT-NBT seramiklerini yönlendirmek için, matris ile uyumlu olacağı düşünülen plaka şekilli NBT, BiT ve KBT çekirdekleri kullanılmıştır. Yönlendirilmiş Çekirdekle Kontrollü Tane Büyümesi yöntemiyle şerit döküm yapılarak üretilen, kütlece %0, %5, %10 ve %15 çekirdek içeren seramiklerin homojen yönlenme miktarı analizleri X-ışını difraksiyonu sonucuna göre (h00) ve (00l) pik şiddetlerine göre yönlenme oranları Lotgering faktörü olarak belirlenmiştir. Sinterlenmiş numunelerin mikroyapı gelişimi Taramalı elektron mikroskobu ile gözlemlenmiş ve depolarizasyon sıcaklığı (Td), histerezis ve piezoelektrik katsayısı (d33) elektriksel ölçümleri yapılmıştır.
Özet (Çeviri)
From past to present, most of the piezoelectric materials used in actuators, sensors, transducers, and generators contain lead-based compositions, which has superior piezoelectric properties but is harmful to nature and humans. Research and practice have initiated many new directions in many countries, including Turkey, about limiting the use of piezoelectric materials containing lead and converting it to clean content. Lead-free piezoelectric systems' development to provide superior performance proceeds intensively in today's world of materials science. There are ongoing studies on lead-free piezoceramics that can be stable for the usage temperature (100oC< T< 200oC) in areas such as the automotive sector, where the usage intensity is mainly considered. In these studies, sodium bismuth titanate (NBT) based ceramics are important alternatives to toxic lead-based ceramics due to their high piezoelectric performance and reproducibility. This study was carried out with anticipation is that potassium bismuth titanate (KBT) and barium titanate (BT) modification of NBT ceramics will result in superior electrical properties with relatively high phase transformation temperatures. Additionally, texturing ceramics with the desired crystallographic orientation is another approach to obtain significantly higher piezoelectric responses from NBT-based ceramics. Templated Grain Growth is a technique widely used to produce grain-oriented ceramics by the orientation of anisotropic shaped templates in coaxial matrix particles and subsequent heat treatments in which densification and grain orientation occur through the Ostwald ripening process. In this process, the development of lattice mismatches between cores and oriented grains can result in low phase transformation and depoling temperatures. In this study, to test this effect, plate-shaped NBT, BiT, and KBT templates that are considered to be compatible with the matrix were used to texture the KBT-BT-NBT ceramics. Homogeneous orientation amount analyzes of ceramics containing 0%, 5%, 10%, and 15% template produced by tape casting with Templated Grain Growth (TGG) method. It is designated as the lotgering factor. Microstructural development of sintered samples was observed by scanning electron microscope and electrical measurements of depolarization temperature (Td), hysteresis and piezoelectric coefficient (d33) were made.
Benzer Tezler
- Kurşunsuz piezoelektrik seramiklerde elektriksel yaşlanma
Electrical depolarization in lead-free piezoelectric ceramics
BİRKIZ DİLEK KARGI
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Seramik MühendisliğiAfyon Kocatepe ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. METİN ÖZGÜL
- Kurşunsuz piezoelektrik malzemelerde güvenilirlik sorunlarının sistematik bir incelemesi
A systematic investigation of reliability issues in lead-free piezoelectric materials
SAMET ABBAK
Doktora
Türkçe
2025
Metalurji MühendisliğiAfyon Kocatepe ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. METİN ÖZGÜL
- Yüksek curie sıcaklığına sahip kurşunsuz piezoelektrik seramiklerin üretimi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of high curie temperature lead-free piezoelectric ceramics
ELİF BEYZA ZORLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Mühendislik BilimleriAfyon Kocatepe ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. METİN ÖZGÜL
- Kurşunsuz piezoelektrik seramiklerin özelliklerinin mikroyapı tasarımı ile geliştirilmesi
Development of the properties of lead-free piezoelectric ceramics by microstructure design
HATİCE ŞULE TETİK
Doktora
Türkçe
2021
Metalurji MühendisliğiEskişehir Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ENDER SUVACI
- Piezoelektrik potasyum sodyum niyobat kullanılarak dokulu seramiklerin ve 0-3 polimer-seramik esnek kompozitlerin üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterizaton of textured ceramic and 0-3 polymer-seramic flexible composites using piezoelektric potassium sodyum niobate
ADİL TARIK ÖZKURT
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Bilim ve TeknolojiGebze Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EBRU MENŞUR ALKOY