Composition, structure, and property relationship in cordierite ceramics
Kordierit seramiklerde kompozisyon, yapı ve özellik ilişkileri
- Tez No: 905213
- Danışmanlar: DOÇ. DR. GÜLSÜM TOPATEŞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Seramik Mühendisliği, Metallurgical Engineering, Ceramic Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Ankara Yıldırım Beyazıt Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Malzeme Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Kordierit seramikler (Mg2Al4Si5O18) öne çıkan özellikleri sebebiyle spesifik elektrik ve ısıl uygulamalar için mükemmel malzemelerdir. Düşük ısıl genleşme katsayısı ve düşük dielektrik sabiti, yüksek kimyasal ve elektrik dayanıklılık kordierit seramiklerin aşırı durumlarda kullanılabilmelerine olanak sağlar. Kompozisyondaki küçük değişimler, özelliklerde büyük değişimlere sebep olduğu için kompozisyonun kordieritin final özelliklerine olan etkisi dikkate alınması gereken bir konudur. Bu çalışmada faz diyagramında yer alan kordierit bölgesinden dört kompozisyon seçilmiş ve özellikleri incelenmiştir. Kordierit seramiklerin katılaşma ve sıvılaşma sıcaklığının, yoğunlaşma ve nihai özellikler üzerine etkisi tez çalışması ile araştırılmıştır. Bu sıcaklıkları düşürmek için MgO miktarı artırılmıştır. Numuneler 1300 ve 1350℃'de sinterlenmiştir. Fiziksel, mekanik, ısıl ve dielektrik özellikler ölçülmüş ve birbirleri ile karşılaştırılmıştır. En yüksek MgO ve en düşük Al2O3 içeriğine sahip olan C4 numuneleri, en düşük sinterleme ve yoğunlaşma sıcaklığına sahip olup, en yüksek yoğunlaşmayı göstermiştir. Ayrıca, 2,42 g/cm3 yoğunluğa, yüzde 0,53 açık porozite ve yüzde 1,55 kapalı poroziteye sahiptir. Faz analizi, mevcut tüm numunelerde ana faz olarak α-kordierit fazının oluşumunu doğrulamıştır. C4 numuneleri, açık porozitenin az olması sebebiyle en yüksek ısıl iletkenlik ve ısıl yayınımını -sırasıyla 1,23 W/m∙K ve 0,16 mm2/s- elde etmiştir. Üç nokta eğme testi sonuçları numunelerin eğilme dayanımının 43-73 MPa arasında değiştiğini ve gözeneklerin yokluğunda arttığını göstermiştir. 1-5000 kHz frekanslarında en yüksek dielektrik sabiti ve en düşük dielektrik kayıp sırasıyla 5,2 ve 0,003 olarak C4 numunelerinde elde edilmiştir. Mikroyapı ve elementel analizler izole ve kapalı gözeneklerin varlığını ve tüm numunelerde homojen elementel dağılımı kanıtlamıştır. Solidüs ve likidüs sıcaklıklarının ayarlanmasının fazladan bir ergime-soğutma sürecini ortadan kaldırdığı ve 1300℃'de yukarıda belirtilen özelliklere sahip kordierit seramiklerin üretilebileceği kanıtlanmıştır.
Özet (Çeviri)
Cordierite ceramics (Mg2Al4Si5O18) are perfect materials for some specific electrical and thermal applications due to their outstanding properties. Having low thermal expansion coefficient and low dielectric constant, high chemical and electrical resistivity make them suitable for extreme condition applications. The effect of composition on the final properties of cordierite is a considerable issue since even minor changes influence the majority of the properties. In this study, four cordierite compositions were chosen from the cordierite region in the phase diagram and their characteristics were observed. The effect of solidus and liquidus temperature on densification and final properties of cordierite ceramics were investigated. The MgO amount was increased to lower these temperatures. Samples were sintered at 1300 and 1350℃. Physical, mechanical, thermal, and dielectric properties were measured and compared with each other. C4 samples with the highest MgO and lowest Al2O3 content had the lowest sintering and densification temperature, yet the highest densification. It also had a density of 2.42 g/cm3, 0.53 percent open porosity, and 1.55 percent closed porosity. Phase analysis proved α-cordierite phase formation as the major phase in all samples. C4 samples showed highest thermal conductivity and thermal diffusivity -which were 1.23 W/m∙K and 0.16 mm2/s, respectively- among the samples as a result of a small amount of open porosity presence. Three-point bending test results indicated that flexural strength of samples varied between 43-73 MPa and they increased with porosity absence. Highest dielectric constant and lowest dielectric loss at 1-5000 kHz frequencies were obtained as 5.2 and 0.003, respectively in the C4 sample. Microstructure and elemental analyses proved the existence of isolated and closed pores and homogeneous elemental distribution in all samples. It was proved that adjusting solidus and liquidus temperatures eliminates an extra melting-quenching process and at 1300℃, cordierite ceramics with the above-mentioned properties can be produced.
Benzer Tezler
- Development of novel proton conducting polymer membranes and investigation of their structure-property relationship
Yeni proton iletken polimer membranların geliştirilmesi ve membrandaki yapı-özellik ilişkisinin incelenmesi
ÇİĞDEM BİLİR
Doktora
İngilizce
2016
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÜMİT TUNCA
PROF. DR. ADEM LEVEND DEMİREL
- Akrilonitril bütadien stiren (AB)/sikloolefin kopolimer (COC) harmanlarının mekanik ve reolojik özeklliklerinin incelenmesi
Cyclo-olefin copolymer (COC/ poly(acrylonitrilebutadiene-styrene) (ABS) blends: Structure-property relationships and morphological, rheological and mechanical properties
ALİYE İCLAL TÜNEY
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Polimer Bilim ve TeknolojisiYalova ÜniversitesiPolimer Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALPER KAŞGÖZ
- Östemperlenmiş küresel grafitli dökme demirlerde nano ösferritik yapının üretimi ve karakterizasyonu
Development and characterization of nano ausferritic structure in austempered ductile irons
BURAK NALÇACI
Doktora
Türkçe
2023
Metalurji MühendisliğiGazi ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ERDOĞAN
- Patates cipslerinin tekstürel özellikleri ile kızartmada kullanılan yağların kütle aktarım parametreleri arasındaki ilişkinin incelenmesi
Investigation of the relationship between the textural characteristics of potato chips and mass transfer parameters of the oils used for frying
ŞERMİN DEMİRPENÇE
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Gıda Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FİLİZ ALTAY
- Türkiye'deki ahşap dış duvar sistemlerinin ısıl ve nemsel performansının test kabininde uzun dönem sürekli ölçme ve benzetim yöntemleriyle değerlendirilmesi
Evaluation of the hygrothermal performance of timber exterior wall systems in Turkey using long-term in-situ measurements and simulation methods
AYŞEGÜL EKŞİ KILIÇASLAN