The effects of spinel additives with graphite and graphene on the properties of mgo–c refractories
Grafit ve grafen içeren spinel katkılarının mgo–c refrakterlerin özellikleri üzerindeki etkileri
- Tez No: 1001660
- Danışmanlar: DOÇ. DR. METEHAN ERDOĞAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Düşük karbonlu çelik, Grafen, Spinel refrakterler, Low carbon steel, Graphene, Spinel refractories
- Yıl: 2026
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Ankara Yıldırım Beyazıt Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Magnezya–karbon refrakterler, yüksek termal şok direnci ve cüruf stabilitesi nedeniyle çelik üretiminde yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak geleneksel bileşimler yüksek grafit içeriği barındırmakta olup, bu durum oksidasyona, porozite artışına, yapısal zayıflamaya ve karbondioksit emisyonlarına yol açmaktadır. Grafit miktarının azaltılması gereklidir; ancak karbon ve seramik fazlar arasındaki sınırlı etkileşim nedeniyle bu azalma çoğu zaman oksidasyon direncinde ve mekanik performansta düşüşe neden olmaktadır. Bu çalışma, kontrollü karbon eksfoliasyonu ile magnezyum alüminat spinel oluşumunun karbon kontrollü termal koşullar altında eş zamanlı gerçekleştiği hibrit bir karbon–spinel yaklaşımı sunmaktadır. Kompozit katkılar, farklı magnezyum oksit kaynakları, alümina öncülleri ve karbon esaslı malzemeler kullanılarak üretilmiştir. Magnezyum sitrattan türetilmiş magnezyum oksit spinel oluşumunu artırırken, genleşmiş grafit ısıl işlem sırasında çok katmanlı grafen benzeri yapılar oluşturmuştur. Mikroyapısal analizler, eksfoliye karbonun spinel fazı ile kısmen bütünleştiğini göstermiştir. Azaltılmış karbon içeren formülasyonlara uygulandığında, hibrit katkılar önemli grafit azaltımına rağmen oksidasyon direncini, yüksek sıcaklık stabilitesini ve cüruf penetrasyon direncini iyileştirmiştir. Bu bulgular, daha dayanıklı ve düşük karbonlu magnezya–karbon refrakterlerin geliştirilmesi için etkili bir yaklaşım ortaya koymaktadır.
Özet (Çeviri)
Magnesia–carbon refractories are widely used in steelmaking because of their high thermal shock resistance and slag stability. However, conventional compositions contain high graphite levels, leading to oxidation, increased porosity, structural weakening, and carbon dioxide emissions. Reducing graphite content is necessary but often decreases oxidation resistance and mechanical performance due to limited interaction between carbon and ceramic phases. This study introduces a hybrid carbon–spinel strategy in which controlled carbon exfoliation and magnesium aluminate spinel formation occur simultaneously under carbon-embedded thermal conditions. Composite additives were produced using different magnesium oxide sources, alumina precursors, and carbon materials. Magnesium oxide derived from magnesium citrate enhanced spinel formation, while expanded graphite generated multilayer graphene-like structures during thermal treatment. Microstructural analysis revealed partial integration of exfoliated carbon within the spinel phase. When applied to reduced-carbon formulations, the hybrid additives improved oxidation resistance, high-temperature stability, and slag penetration resistance despite significant graphite reduction. These findings demonstrate an effective approach for developing durable, low-carbon magnesia–carbon refractories with improved performance and reduced environmental impact.
Benzer Tezler
- Grafen nano plaka takviyeli alümina-zirkonya kompozitlerinin spark plazma sinterleme yöntemi ile üretimi ve karakterizasyonu
Investigation of microstructure, mechanical properties and cell viability of YSZ toughened alumina composites reinforced with graphene nano plates
DİLAN ALTAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İPEK AKIN KARADAYI
- Transparan AlON seramiklerinin SPS ile üretimi ve geliştirilmesi, farklı katkıların transparanlık ve mekanik özellikler üzerindeki etkilerin incelenmesi
Production and development of transparent AlON ceramics with SPS, investigation of the effects of different additives on transparency and mechanical properties
DEMET AYDOĞMUŞ
Doktora
Türkçe
2024
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FİLİZ ŞAHİN
- TiO2 ve ZrO2 çekirdekleyici katkılarının MgO-Al2O3-SiO2-B2O3 cam-seramiklerinin kristallenme davranışı, mekanik ve fiziksel özelliklerine etkisinin incelenmesi
Investigation of the effects of TiO2 and ZrO2 nucleating additives on the crystallization behavior, mechanical and physical properties of MgO-Al2O3-SiO2-B2O3 glass-ceramics
MELİH TÜMER
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Metalurji MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİL TOPLAN
- Bronz esaslı seramik takviyeli fren balatalarının performansının geliştirilmesi
Improvement of the performance of the ceramic-reinforced bronze based brake linings
HÜSAMETTİN KUŞ
Doktora
Türkçe
2014
Teknik EğitimGazi ÜniversitesiMakine Eğitimi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. DURAN ALTIPARMAK
- Silika katkılı ışık geçirgenliğine sahip AlON seramiklerin reaktif spark plazma sinterleme yöntemi ile üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of reactive spark plasma sintered transparent AlON ceramics with silica additive
HASAN TAVİL
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FİLİZ ŞAHİN