ARAŞTIRMA GURUPLARI


Malzeme Hazırlama Labaratuvarları

Laboratuvarda Bulunan Cihazlar

Silindir Fırın
Hassas Terazi
Öğütücü
Palet Press
Dolap Tipi Desikatör

Laboratuvarda Uygulanan Malzeme Üretme Teknikleri
Katı-Hal Tepkime Yöntemi
Eritme-Döküm Yöntemi
Bazı Malzeme Üretme Teknikleri
Alaşım malzeme hazırlamanın birkaç değişik yöntemi vardır. Bunlardan genel olarak kullanılan, katı hal tepkime yöntemi, kimyasal olarak elde etme yöntemleri, başlangıç tozlarını eriterek döküm yapma veya ani soğutma ile malzeme elde edilmesi, ince ve kalın film hazırlama yöntemleridir. Katı hal tepkime yöntemi, seramik süperiletken hazırlamak için kullanılan en genel yöntemdir. Bu klasik hazırlama tekniği, malzemelerin birbirleri ile homojen olarak karışmasını ve bu karışmış numunelerin yüksek sıcaklık fırınlarında bir takım ısısal işlemlere tabi tutulmasını içermektedir. İstenilen malzemeyi elde edecek şekilde tartılıp karıştırılan başlangıç oksitleri genellikle agat havan kullanılarak öğütülür. Öğütme işleminin süresi hazırlanacak malzemenin cinsine ve miktarına göre değişiklik göstermektedir. Öğütme işleminden sonra, malzeme üzerindeki ilk ısısal işlem olan kalsinasyon işlemine geçilir. Bu işlemin amacı, öğütme esnasında toz karışım içerisine giren atıkların, yabancı maddelerin, oksit ve karbondioksitlerin sıcaklıkla ayrışmasını sağlamaktır. Diğer önemli bir amaç ise, toz karışımda homojenliği sağlamaktır. Bu da zaten katı hal tepkime yönteminin temelini teşkil eder. Bunun için tozlar bir potaya konularak sıcaklığı ayarlanabilir bir fırın içerisinde belli bir sıcaklıkta belirlenen bir sürede tutulur. Daha sonra fırından çıkarılan tozlar tekrar agat havan yardımıyla öğütülür. Öğütülen tozlara uygulanacak sinterleme işlemi için, şekil vermek amacıyla presleme yapılır. Preslemede genellikle 4-6 ton arası basınç uygulanarak toz numuneler tablet haline getirilir. Son aşama ise malzemenin kristal yapısını oluşturmak için oksijen ortamında ve yüksek sıcaklıkta hazırlanan tabletleri belirli sürede tavlamaktır. Bu tavlama işlemi numunenin oda sıcaklığından, belirlenen sıcaklığa arttırılması ve tavlama zamanı dolduktan sonra da yavaşça oda sıcaklığına soğutulmasını içermektedir. Bu yöntemde numunenin öğütülme, kalsinasyon ve sinterleme süresi hazırlanan malzemenin cinsine göre değişmektedir.
Eritme-Döküm yöntemi malzeme hazırlamak için kullanılan teknikler içerisinden en kullanışlı olanıdır. Çünkü pota içerisinde yüksek sıcaklıkta eriyik haline gelen başlangıç numune tozları eridikten sonra, atomik ve moleküler düzeyde birbiriyle karışırlar ve karışım maksimum düzeyde homojen olur. Diğer yöntemlerde olduğu gibi stokiyometrik oranlarda tartılan başlangıç tozları karıştırılıp öğütülür. Öğütülen tozlar kalsinasyon işlemine tabi tutulur. Kalsinasyon işlemi sonunda, ayarlanabilir bir fırın içerisine platin pota içerisinde konulan başlangıç tozları, oda sıcaklığından itibaren belirli bir artış oranında malzemenin eriyebileceği yüksek bir sıcaklığa (1100-1200 ºC) çıkartılır ve belirli bir süre bekletilir. Bu sıcaklıkta eriyik haline gelen toz karışımları, daha önceden başka bir fırında ısıtılmış olan bakır kalıplara dökülür. Bu aşamada dikkat edilmesi gereken en önemli şeylerden birisi, döküm yapılan bakır kalıbın sıcaklığının eriyik halde bulunan numunenin sıcaklığına yakın değerde olmasıdır. Çünkü aşırı sıcaklık farkı olduğunda, bakır kalıp bu farktan dolayı çatlayıp parçalanabilir. Döküm işleminde hazırlanan bakır kalıbın şekline göre numuneler elde edilir. Genel olarak elde edilen numuneler silindir şeklinde ki çubuk numunelerdir. Döküm işleminden sonra malzeme tavlama işlemi için hazır hale gelmiş olur. Tavlama işleminde, fırın içerisine potayla konulan numuneler, oda sıcaklığından başlayarak malzemenin erime sıcaklığının hemen altındaki bir sıcaklığa kadar ısıtılır. Bu sıcaklıkta yaklaşık olarak saat arası tavlandıktan sonra süperiletken fazlar elde edilmiş olur.
Bu yönteme benzeyen ancak döküm sırasında farklılık gösteren bir yöntem daha vardır. Bu yöntemde takip edilen yol, yukarıda anlatılan eritme işlemine kadar olan kısımla aynıdır. Farklı olarak bu yöntemde, pota içerisindeki eriyiğin, bakır kalıp yerine bakır bir plaka üzerine dökülmesi ve başka bir kalıpla hızlı bir şekilde üzerine vurulmasıyla aniden soğuması sağlanır. Çok ince tabakalar şeklinde elde edilen malzeme, öğütme aleti kullanılarak birkaç saat öğütülür ve toz hale gelmesi sağlanır. Daha sonra presleme aleti yardımıyla istenilen kalınlıkta tablet haline getirilir ve erime sıcaklığının hemen altındaki bir sıcaklıkta tavlanarak malzeme elde edilir.
Araştırmacılar
Prof.Dr.Kerim KIYMAÇ (Laboratuvar Yöneticisi)
Yrd.Doç.Dr.M.Zeki KURT
Doç.Dr.Faruk KARADAĞ
Yrd. Doç. Dr.Ahmet EKİCİBİL
Recep ZAN
Selda KILIÇ
Sultan DEMİRDİŞ
Ali Osman AYAŞ
Gönül DAYAN 
Gökmen BULUN
Mustafa AKYOL