Optimization of sintering parameters and post sintering characterization in mullite-zircon ceramics
Müllit-zircon seramiklerinde sinterleme parametrelerinin optimizasyonu ve sinterleme sonrası karakterizasyonu
- Tez No: 781327
- Danışmanlar: PROF. DR. RECEP ARTIR, DR. ÖĞR. ÜYESİ GÖRKEM YUMUŞAK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Marmara Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 62
Özet
Müllit-zirkon sistemi yüksek (1500-1550 °C) sinterleme sıcaklıklarına sahip refrakter bir karışımdır. Bu çalışmada, sinterleme yardımcı katkı maddesi ilave edilerek sıvı faz sinterleme yöntemi kullanılarak uygun maliyetli işleme koşullarına sahip sinterleme sıcaklığını düşürmek için optimum parametrelerin belirlenmesi amaçlanmıştır. Sinterleme yardımcısı olarak Fe2O3, Mullite-Zirkon karışımına ağırlıkça %1, ağırlıkça %2 ve ağırlıkça %3 aralığında karıştırılmış ve bağlayıcı olarak da ağırlıkça %1 PAN kullanılmıştır. Bu karışım, 17.2369 MPa'lık (2500 psi) seçilen presleme kuvveti altında sinterlemeden önce topak haline getirildi. Bu peletler sırasıyla 1400°C, 1450°C ve 1500°C sinterleme sıcaklıklarında, her sıcaklık için 5 saatlik bir sinterleme süresi ile sinterlenmiştir. Sıvı faz sinterleme işlemleri sonucunda mullit-zirkon sistemi için karakterizasyon yöntemleri kullanılarak sinterleme sıcaklığının etkisi ve sinterleme yardımcı katkı miktarının etkisi belirlenmiştir. 1400°C, 1450°C ve 1500°C sinterleme sıcaklıkları için gözeneklilik, sertlik, yoğunluk, su emme, büzülme ölçümleri ve mikroyapı ve XRD analizleri dahil olmak üzere sinterleme yardımcısı katkılı ve katkısız sinterlenmiş numunelerin bazı özellikleri. Genel olarak sıcaklık arttıkça porozitenin azaldığı ve sıkılaşmanın iyileştiği gözlenmiştir. Berrak bir reaksiyon ürünü veya bağ tespit edilmedi ve demir oksit ile Mullit –Zirkon karışımı arasında bir faz oluştu. 1450°C ve 1500°C sıcaklıklar için ağırlıkça %2 ve ağırlıkça %3 oranında demir oksit ilavesi ile sertlik değerlerinde artış gözlenmiştir. Numuneye ağırlıkça %1 oranında demir oksit ilavesi, malzemenin sertliğini olumsuz yönde etkiler. Sinterleme yardımcı katkı maddesi demir oksit, yoğunluk üzerinde en iyi pozitif etkiyi 1450°C'de ağırlıkça %1 - ağırlıkça %2 ilavesi için sağlar, ancak daha yüksek ilave, mullit-zirkon karışımı üzerinde olumsuz bir etkiye sahip olabilir. Sonuç olarak, sinterleme sıcaklığındaki artışın ve Mullit-Zirkon karışımına Fe2O3 sinterleme yardımcısı ilavesinin sinterlemeyi teşvik ettiği ve poroziteyi azalttığı bulunmuştur. Bu sonuçlar, Fe2O3 ilavesinin mikroyapının yoğunlaştırılması, fiziksel ve mekanik özelliklerin iyileştirilmesi üzerinde olumlu bir etkiye sahip olduğunu göstermektedir.
Özet (Çeviri)
The mullite-zircon system is a refractory mixture with high (1500-1550 °C) sintering temperatures. In this study, it is aimed to determine the optimum parameters to reduce the sintering temperature by adding a sintering aid additive and using the liquid phase sintering method to have cost effective processing conditions. As a sintering aid additive Fe2O3 was mixed into the Mullite-Zircon mixture in the range of 1 wt.%, 2 wt.% and 3 wt.% and 1 wt % of PAN was also used as the binder. This mixture was formed into pellets before sintering under the selected pressing force of 17.2369 MPa (2500 psi). These pellets were sintered at 1400°C, 1450°C, and 1500°C sintering temperatures, respectively, with a sintering time of 5 hours for each temperature. As a result of liquid phase sintering processes, the effect of sintering temperature and the effect of the amount of sintering aid additives were determined by using characterization methods for mullite-zircon system. Some properties of the sintered samples with and without sintering aid addition including porosity, hardness, density, water absorption, shrinkage measurements and microstructural and XRD analysis of the product for sintering temperatures of 1400°C, 1450°C, and 1500°C. Generally, it was observed that as the temperature increases the porosity decreases, and the densification was improved. No clear reaction products or bonding was identified and a phase formed between iron oxide and the Mullite –Zircon mixture. An increase in the hardness values was observed with the addition of 2 wt.% and 3 wt.% iron-oxide for the temperature of 1450°C and 1500°C. 1 wt.% iron-oxide addition to the sample has a negative effect on the hardness of the material. Sintering aid additive iron-oxide provides the best positive effect on the density for the addition of 1 wt.%- 2 wt.% at 1450°C, but higher addition may have a negative effect on the mullite-zircon mixture. In conclusion, it was found that an increase in sintering temperature and Fe2O3 sintering aid addition into the Mullite-Zircon mixture led to promoting sintering and reducing the porosity. These results suggest that Fe2O3 addition has a positive effect on the densification of the microstructure and improvement of the physical and mechanical properties.
Benzer Tezler
- 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
- Fonksiyonel derecelendirilmiş Fe/B4C kompozit yapıların üretimi ve termo-mekanik davranışlarının incelenmesi
Fabrication of functionally graded Fe/B4C composite materials and investigation of thermo-mechanical behaviours
MUSTAFA HAMAMCI
Doktora
Türkçe
2019
Makine MühendisliğiErciyes ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FEHMİ NAİR
- Sıcak pres yöntemiyle magnezyumun alüminyum ve Ni-Cr-Si-Fe-B-C nikel alaşımı ile çift tabakalı kaplanması
In situ aluminum and nickel alloy duplex coating on magnesium by hot pressing
ÖZGE ARARAT
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Metalurji MühendisliğiKocaeli ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUZAFFER ZEREN
- Spark plazma sinterleme sisteminde transparan Y2O3 üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of transparent Y2O3 via spark plasma sintering
ESİN KORKMAZ
Doktora
Türkçe
2024
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FİLİZ ÇINAR ŞAHİN
