Boro-tellürit cam matrisine Tm2O3 ve CEO2 katkısının, yapısal, optik, mekanik ve radyasyon zırhlama özelliklerine etkisi
Effect of tm2o3 and CEO2 additions to boro-tellurite glass matrix on structural, optical, mechanical and radiation shielding properties
- Tez No: 947835
- Danışmanlar: PROF. DR. BÜLENT AKTAŞ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Harran Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 266
Özet
Bu çalışmada, yüksek radyasyon zırhlama kapasitesi ile geliştirilmiş fiziksel, mekanik, optik, elastik ve termal özelliklere sahip cam malzemelerin üretimi hedeflenmiştir. Bu amaçla, B₂O₃–CdO–TeO₂ ve Bi₂O₃–B₂O₃–CdO–TeO₂ cam matrislerine, nadir toprak elementlerinden seryum oksit (CeO₂) ve tulyum oksit (Tm₂O₃) %0–5 mol oranlarında ilave edilerek dört farklı seri cam hazırlanmıştır. Cam numuneleri, geleneksel ergitme yöntemiyle 950 °C sıcaklıkta sentezlenmiş ve çok yönlü karakterizasyon analizlerine tabi tutulmuştur. Yapısal karakterizasyonlar XRD, FTIR ve Raman spektroskopisi yöntemleriyle gerçekleştirilmiş, tüm numunelerin amorf yapıda olduğu belirlenmiştir. FTIR ve Raman sonuçlarında, B–O, Te–O ve B–O–B bağlarının karakteristik titreşimleri gözlenmiş, böylece camsı ağ yapısının oluştuğu doğrulanmıştır. Optik analizlerde, UV–Vis ve fotolüminesans spektroskopisi kullanılarak optik bant aralığının katkı oranıyla hafif daraldığı ve optik geçirgenliğin azaldığı tespit edilmiştir. Termal analizlerde diferansiyel termal analiz (DTA) tekniği kullanılmış, CeO₂ ve Tm₂O₃ ilavesinin camsı geçiş sıcaklığını ve termal kararlılığı artırdığı gözlenmiştir. Mekanik açıdan CeO₂ katkılı camların sertliği 3,79'dan 4,49 GPa'ya, kırılma tokluğu ise 0,46'dan 0,74 MPa·m⁰․⁵'ye yükselmiştir. Tm₂O₃ katkılı numunelerde ise sertlik 4,17'den 4,50 GPa'ya, kırılma tokluğu da 0,49'dan 0,75 MPa·m⁰․⁵'ye çıkmıştır. Ayrıca Young modülü, elastisite ve hacim modülleri de katkı oranıyla birlikte artmıştır. Radyasyon zırhlama özelliklerinin incelenmesi sonucunda, CeO₂ ve Tm₂O₃ katkılarının camların radyasyon absorpsiyon kapasitesini belirgin şekilde artırdığı görülmüş, bu yeni nesil camların nükleer enerji, tıbbi görüntüleme ve uzay teknolojileri gibi alanlarda etkili koruyucu malzeme olarak kullanım potansiyeli ortaya konmuştur.
Özet (Çeviri)
This study aimed to produce glass materials with high radiation shielding capacity and improved physical, mechanical, optical, elastic and thermal properties. For this purpose, four different series of glasses were prepared by adding rare earth elements cerium oxide (CeO₂) and thulium oxide (Tm₂O₃) at 0–5 mol% to B₂O₃–CdO–TeO₂ and Bi₂O₃–B₂O₃–CdO–TeO₂ glass matrices. Glass samples were synthesized at 950°C by conventional melting method and subjected to multi-dimensional characterization analyses. Structural characterizations were performed by XRD, FTIR and Raman spectroscopy methods, and it was determined that all samples were amorphous. In FTIR and Raman results, characteristic vibrations of B–O, Te–O and B–O–B bonds were observed, thus confirming the formation of a glassy network structure. In optical analyses, it was determined that the optical band gap narrowed slightly with the doping ratio and the optical transmittance decreased using UV–Vis and photoluminescence spectroscopy. In thermal analyses, differential thermal analysis (DTA) technique was used and it was observed that the addition of CeO₂ and Tm₂O₃ increased the glass transition temperature and thermal stability. In terms of mechanics, the hardness of CeO₂ doped glasses increased from 3.79 to 4.49 GPa, and the fracture toughness increased from 0.46 to 0.74 MPa m⁰.⁵. In Tm₂O₃ doped samples, the hardness increased from 4.17 to 4.50 GPa, and the fracture toughness increased from 0.49 to 0.75 MPa m⁰.⁵. In addition, Young's modulus, elasticity and bulk moduli increased with the doping ratio. As a result of the examination of the radiation shielding properties, it was observed that CeO₂ and Tm₂O₃ additives significantly increased the radiation absorption capacity of the glasses, demonstrating the potential of these new generation glasses to be used as effective protective materials in areas such as nuclear energy, medical imaging and space technologies.
Benzer Tezler
- Structural, physical, elastic, optical and radiationshielding properties of hfo₂ doped boro-telluriteglasses
Hfo₂ katkılı boro-tellürıt camların yapısal, fızıksel, elastık, optık ve radyasyon zırhlama özellıklerı
SLEMAN YAHYA RASUL
Doktora
İngilizce
2025
Makine MühendisliğiHarran ÜniversitesiMakine Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BÜLENT AKTAŞ
- Farklı ağır oksitler ile katkılandırılmış B2O3-TeO2 cam sisteminin yapısal, optik ve radyasyon soğurma özelliklerinin incelenmesi
Investigation of structural, optical and radiation attenuation properties of B2O3-TeO2 glass system doped with different heavy oxides
RECEP KURTULUŞ
Doktora
Türkçe
2023
Metalurji MühendisliğiAfyon Kocatepe ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TANER KAVAS
- Küresel grafitli dökme demirin bortemperlenmesi
Boro-tempering of ductile iron
AYŞE MUTAHHARA YAZICI
Yüksek Lisans
Türkçe
2006
Metalurji MühendisliğiAfyon Kocatepe ÜniversitesiMetalurji Eğitimi Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. YILMAZ YALÇIN
- Termo-reaktif difüzyon yöntemiyle çeşitli çeliklerin bor titanyumlanması ve özelliklerinin incelenmesi
Boro- titanizing of steel by thermo-reactive diffusion method and thier structural characterization
HARUN TOZAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2004
Metalurji MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMetal Eğitimi Ana Bilim Dalı
Y.DOÇ.DR. ŞADUMAN ŞEN
- Boro/karbotermik indirgeme yöntemiyle CaB6 sentezi ve karakterizasyonu
Boro/carbothermic reduction synthesis and characterization of CaB6
DUYGU YILMAZ
Doktora
Türkçe
2018
Metalurji MühendisliğiEskişehir Osmangazi ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. NURŞEN KOÇ
PROF. DR. SERVET TURAN