MICROSTRUCTURE-ELECTRICAL CONDUCTIVITY RELATIONSHIP INVARIOUS AMOUNTS OF Al2O3 DOPED 8 MOL % YTRIA STABILIZEDCUBIC ZIRCONIA(M.Sc. Thesis)Ahmet KAYIŞGAZ UNIVERSITYINSTITUTE OF SCIENCE AND TECHNOLOGYSeptember 2006ABSTRACTIn order to determine the influence of Al2O3 content on phase stability,microstructure and electrical conductivity of cubic zirconia, high puritycommercial powders of 8 mol% yttria-stabilized cubic zirconia (c-ZrO2)doped with up to 10 wt% Al2O3 were used. Colloidal processing wasused for the mixing of powders in order to achieve a uniformdistribution and homogeneous microstructure. X-ray diffraction resultsshowed that the average lattice parameter of c-ZrO2 linearly decreasedfrom 5.139 Ã to 5.134 Ã, as the Al2O3 content increased up to 0.3 wt%and the parameter did not vary with further increase in the Al2O3content. This linearity shows that solid solubility limit of Al2O3 in c-ZrO2is about 0.3 wt%. The lower values of the lattice parameter found forAl2O3-doped c-ZrO2 could be due to the dissolution in the cubic phaseof some Al2O3 which has a smaller ionic radius than Zr+4 and Y+3 andthus replacing the smaller Al+3 ions with Zr+4 and Y+3 in the cubiclattice. It was also seen that the grain growth in Al2O3 doped c-ZrO2occured slowly and more sluggish than that in undoped c-ZrO2 and thegrain growth decreased with increasing Al2O3 content.The electrical conductivity of the specimens was measured using afrequency response analyzer in the frequency range of 5 Hz-13 MHz inair and in the temperature range of 300-800 oC. The experimental resultsshowed that the conductivity increased with increasing temperature atconstant Al2O3 amount. This increase was mainly a result of theincreased grain size and the consequent reduction in the total grainboundary area. The bulk conductivity of Al2O3 doped c-ZrO2 increasedwith increasing Al2O3 content up to 1 wt% and and the parameterdecreased with further increase in the Al2O3 content. The grainboundary and total conductivity both decreased with increasing Al2O3content.Science Code : 703-710.1.092: Cubic Zirconia, Microstructure, Al2O3, grainKey Wordsgrowth, electrical conductivityPage Number : 108Advisers : Assoc. Prof. Dr. Osman GÜRDALProf. Dr. Süleyman TEKEL.

FARKLI ORANLARDA Al2O3 KATKILI % 8 MOL Y TR A LEDENGELENM Ş KÜB K Z RKONYADA M KROYAPI-ELEKTR KSELLETKENL K L ŞK S(Yüksek Lisans Tezi)Ahmet KAYIŞGAZ ÜN VERS TESFEN B L MLER ENST TÜSÜEylül 2006ÖZETAl2O3'ün kübik zirkonyada (c-ZrO2) faz dengesi, mikroyapı ve elektrikseliletkenliğe etkisini belirlemek için ticari saflıkta % 8 mol yitria iledengelenmiş ve ağırlıkça % 10'a kadar Al2O3 ile katkılanmış kübikzirkonya tozlar kullanıldı. Kolloidal işlem tozların birbiri içerisindeuniform bir dağıtılması ve homojen bir mikroyapınınşekildeoluşturulması amacı ile tercih edildi. X ışını kırınım sonuçları c-ZrO2'ninortalama kafes parametresinin 5.139 Ã'dan 5.134 Ã'a kadar %0.3 Al2O3ilavesiyle lineer bir şekilde düştüğünü ve bu parametrenin ilave edilenAl2O3 miktarının artması ile değişmediğini gösterdi. Bu doğrusallıkAl2O3'ün c-ZrO2 içerisindeki çözünürlüğünün %0.3 olduğunu gösterdi.Al2O3 katkılı c-ZrO2 'lerde düşük kafes parametrelerinin bulunması Zr+4ve Y+3'den daha küçük atomik yarıçapa sahip Al+3'lerin Zr+4 ve Y+3'ler ileyer değiştirmesinden kaynaklanmıştır. Aynı zamanda Al2O3 katkılı c-ZrO2 'lerde tane büyümesi katkısız c-ZrO2 'lerden daha yavaş olmuş vetane büyümesi Al2O3 miktarındaki artışla azalmıştır.Ağırlıkça %10'a kadar Al2O3 katkılı numunelerin elektriksel iletkenlikodeğerleri Frequency Responce Analyzer kullanılarak 300 ile 800 Csıcaklık aralığında ve 5 Hz ile 13 MHz frekans aralığında belirlendi.Deneysel sonuçlar sabit Al2O3 oranında sıcaklık artışı ile iletkenliğinarttığını gösterdi. Bu, sıcaklık artışı ile büyüyen tanelerin sebep olduğutane sınırı alanının azalmasından kaynaklanmıştır. Al2O3 katkılı c-ZrO2numunelerindeki tane içi iletkenlik Al2O3'ün %1 katkı oranına kadarartmış ve bu orandan sonraki Al2O3 miktarlarında ise azalmıştır. Tanesınırı ve toplam iletkenlik değerleri Al2O3 miktarındaki artışla azalmıştır.Bilim Kodu : 703-710.1.092Anahtar Kelimeler : Kübik Zirkonya, Mikroyapı, Al2O3, tane büyümesi,elektriksel iletkenlikSayfa Adedi : 108Tez Yöneticileri : Doç. Dr. Osman GÜRDALProf. Dr. Süleyman TEKEL.