Reuse of spent investment casting foundry sands in the production of structural ceramics
Hassas döküm atık kumlarının yapısal seramiklerin üretiminde kullanımı
- Tez No: 789550
- Danışmanlar: PROF. DR. RECEP ARTIR
- Tez Türü: Doktora
- 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: 119
Özet
Hassas döküm yöntemi ile metal ürünlerin artan küresel üretimi, üretimde kullanılan seramik kalıp atıklarının miktarını artırmaktadır. Hassas döküm kalıplarının bertarafı, su ve toprak kirliliği dahil olmak üzere önemli çevresel sorunlara neden olmaktadır. Bu çalışma, hassas döküm kalıp atıklarının yüksek performanslı seramik kompozitlerin üretiminde hammadde olarak kullanımını araştırmaktadır. Öncelikle, hassas döküm kalıp atıkları 63 μm elekten geçebilecek toz haline getirildi. XRD analizi ile atığın büyük oranda, silis, mullit ve zirkondan oluştuğunu saptandı. Atığın elemental bileşimi XRF ve EDS analizleri ile tespit edildi. Elde edilen sonuçlara doğultusunda mullit-zirkonya ve kordierit bazlı kompozitler olmak üzere iki farklı seramik kompozit sistemi formüle edildi. Sinterleme sıcaklığının ve çeşitli metal oksit katkı maddelerinin seramik kompozit sistemlerin sinterlenme ve yoğunlaşma davranlışları üzerindeki etkisi incelendi. Ayrıca, üretilen seramik kompozit sistemlerinin radyasyon kalkanlama özellikleri deneysel ve teorik olarak literatürde ilk defa bu çalışma kapsamında incelendi. 1600°C'de ağırlıkça 1% MgO katkısı ile üretilen müllit-zirkonya kompoziti diğer birçok atık malzemeden hazırlanan mullit seramiklerle karşılaştırılabilir ve hatta onlardan daha iyi olan sırasıyla 190 ve 308 MPa'lık kayda değer bir eğilme ve basma dayanımı değerleri göstermiştir. Ayrıca, bu numune radyasyon kalkanı uygulamaları için umut verici sonuçlar vermiştir. Diğer yandan, ağırlıkça 1% ile 10% oranları arasında değişen Bi2O3, La2O3, Y2O3, Ta2O5, and WO3 olmak üzere beş farklı katkı, kordiyerit esaslı seramik kompozit üretimi için çalışılmıştır. Bu katkılar arasında arasında en iyi radyasyon kalkanlama özelliğini La2O3 katkısı sağlamıştır. Bunun nedeni La2O3 katkısı ile daha yüksek yığınsal yoğunluk ve daha düşük porozite değerlerinin elde edilmesidir. Bu tez, hassas döküm kabuğu atıklarının hafif, toksik olmayan ve yüksek mukavemete sahip radyasyon kalkanlama malzemelerinin üretiminde hammadde olarak kullanılabileceğini göstermektedir.
Özet (Çeviri)
The growing global production of high-precision metal products via investment casting increases the amount of ceramic shell waste produced. The disposal of investment casting shell waste causes significant environmental issues, including water and soil pollution. The present study assesses the feasibility of investment casting foundry waste as a raw material in producing high-performance ceramic composites. Initially, large chunks of investment-casting foundry waste are processed into powders. XRD analysis revealed that the waste powder mainly comprises silica, mullite, and zircon crystal phases. XRF and EDS analysis were conducted to determine the elemental composition. Then, based on the acquired results, two different ceramic composite systems were formulated, mullite-zirconia composites and cordierite-based composites. The influence of sintering temperature and several additives on sintering behavior, degrees of densification, and radiation shielding performance of the composite systems were investigated. The mullite-zirconia composite was sintered at 1600°C with 1wt.% MgO presented promising results, with considerable flexural and compressive strength values of approximately 190 and 308 MPa, respectively, which are comparable to or even better than the mullite ceramics prepared from most other waste materials. On the other hand, five different additives, including Bi2O3, La2O3, Y2O3, Ta2O5, and WO3, with concentrations varying from 1 to 10 wt.%, were studied for cordierite-based composites. Among them, the La2O3 additive, despite its relatively lower atomic mass, provided the best densification behavior and radiation shielding ability. This thesis demonstrates the possibility of utilizing investment casting shell waste in producing light and non-toxic radiation shielding materials.
Benzer Tezler
- Entegre demir çelik tesislerinden ortaya çıkan katı atıkların değerlensirilmesi
Başlık çevirisi yok
LADİN ÇAMCI
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SÜHEYLA AYDIN
- Peyzaj sulamasında kullanılan alternatif su kaynakları: Beylikdüzü, Saklıhan konakları örneği
Alternative water resources for landscape irrigation systems: The example of Beylikduzu Saklıhan konakları
BEGÜM ALTINDENİZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Peyzaj Mimarlığıİstanbul Teknik ÜniversitesiPeyzaj Mimarlığı Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. YASİN ÇAĞATAY SEÇKİN
- Yüksek hızlı aktif çamur sistemlerinden oluşan fazla çamurun mezofilik çürütülmesi
Mesophilic digestion of high rate activeted sludge system excess sludge
İSA IŞIK
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İZZET ÖZTÜRK
- Türkiye'de inşaat ve yıkıntı atıkları yönetim sisteminin mevcut durumunun değerlendirilmesi
Evaluation of the current status of the construction and demolition waste management system in turkey
GÜLİZ ERDİK ALDIRMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. ELÇİN FİLİZ TAŞ
- Türkiye'de yerli kömür yakıtlı büyük ölçekli termik santrallerin kül atıklarının yönetimi ve çimento üretiminde kullanımının ekonomik analizi
Economic analysis of local coal-fired large-scale thermal power plant coal combustion waste management and use in cement production in Turkey
KADİR ÖZÇELİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OSMAN ATİLLA ARIKAN