Vermikülit atığından CaO-AI2O3-SİO2 (CAS) cam-seramik üretiminin araştırılması
Investigation of CaO-AI2O3-SİO2 (CAS) glass-ceramic production from vermiculite waste
- Tez No: 972874
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ UMUT ÖNEN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Seramik Mühendisliği, Metallurgical Engineering, Ceramic Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Mersin Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
CaO–Al₂O₃–SiO₂ (CAS) esaslı cam-seramik sistemleri, gelişmiş termal ve mekanik özellikleri sayesinde hem yapısal hem de fonksiyonel uygulamalarda dikkat çeken mühendislik malzemeleri arasında yer almaktadır. CAS cam-seramikleri, yüksek sıcaklık stabilitesi, düşük termal genleşme katsayısı, iyi kimyasal direnç ve aşınmaya karşı dayanıklılık gibi üstün özellikler göstermektedir. Bu sistemde özellikle anortit (CaAl₂Si₂O₈), mullit (3Al₂O₃·2SiO₂) ve spinel (MgAl₂O₄) gibi kristal fazların kontrollü kristalleşmesi, istenilen performans özelliklerinin elde edilmesine olanak sağlamaktadır. CAS tabanlı sistemler ayrıca, metal, seramik ve kompozitlerin birleştirilmesinde bağlayıcı ara faz olarak, biyomedikal implantlarda kemik benzeri yapılar üretiminde ve refrakter uygulamalarda da kullanılmaktadır. Bu yönüyle CAS cam-seramikleri, sürdürülebilir ve yüksek performanslı malzeme tasarımında çok yönlü ve stratejik öneme sahip bir sistem olarak öne çıkmaktadır. Endüstriyel faaliyetler sonucu oluşan inorganik atıkların (örneğin uçucu kül, curuf, kırmızı çamur, fosfojips ve cam kırığı gibi) çevresel etkilerinin azaltılması ve döngüsel ekonomi anlayışıyla yeniden değerlendirilmesi, sürdürülebilir malzeme mühendisliği açısından büyük önem taşımaktadır. Bu tür atıklar, genellikle SiO₂, Al₂O₃, CaO, MgO gibi cam-seramik üretimi için uygun oksitleri içermeleri nedeniyle hammadde alternatifi olarak kullanılabilir. Böylece hem hammadde ihtiyacı azalmakta hem de atık yönetimi sağlanmaktadır. Özellikle CaO-Al₂O₃-SiO₂ (CAS) sisteminde, bu atıklar yardımıyla düşük maliyetli, çevre dostu ve fonksiyonel cam-seramik malzemeler üretmek mümkün hale gelmektedir. Bu yaklaşım, hem endüstriyel atıkların katma değerli ürünlere dönüştürülmesini sağlar hem de sürdürülebilir üretim teknolojilerinin gelişimine katkı sunar. Bu çalışmada vermikülit atığı ve kaolen kullanılarak CAS sistemi cam-seramik malzeme üretimi yapılmıştır. Hazırlanan reçeteler bilyalı değirmen ortamında homojen karıştırılarak 1450℃'de cam dökümü yapılmıştır. Camların amorf yapıda olduklarının tespiti yapıldıktan sonra XRF ile kimyasal bileşimleri tekrar belirlenmiştir. DSC analizi yapılarak camsı geçiş ve kristallenme sıcaklıkları tespit edilmiştir. DSC grafiklerinden yararlanılarak kristalizasyon kinetiği hesaplamaları yapılmıştır. Kontrollü ısıl işlem uygulanarak cam-seramik numuneler üretilmiştir. Cam-seramik malzemelerin faz analizleri XRD çekimi ile, mikroyapı incelemeleri SEM ile, yoğunluk değerleri arşimed prensibi ve sertlik değerleri vickers mikrosertlik ölçümü ile tespit edilmiştir. Tüm sonuçlar birbirleri ile karşılaştırmalı olarak tartışılmıştır.
Özet (Çeviri)
CaO–Al₂O₃–SiO₂ (CAS)-based glass-ceramic systems are among the prominent engineering materials used in both structural and functional applications due to their superior thermal and mechanical properties. CAS glass-ceramics exhibit excellent characteristics such as high thermal stability, low thermal expansion coefficient, good chemical resistance, and durability against wear. In these systems, the controlled crystallization of specific phases—particularly anorthite (CaAl₂Si₂O₈), mullite (3Al₂O₃·2SiO₂), and spinel (MgAl₂O₄)—enables the tailoring of desired performance characteristics. CAS-based systems also serve as interfacial bonding phases in the joining of metals, ceramics, and composites, as well as in the fabrication of bone-like structures for biomedical implants and in refractory applications. Therefore, CAS glass-ceramics stand out as a versatile and strategically significant system for the design of sustainable, high-performance materials. Re-evaluating inorganic wastes (such as fly ash, slag, red mud, phosphogypsum, and waste glass), which are by-products of industrial processes, is of critical importance in terms of sustainable materials engineering. This approach helps mitigate environmental impacts and supports the principles of the circular economy. Due to their content of oxides like SiO₂, Al₂O₃, CaO, and MgO—components suitable for glass-ceramic synthesis—these waste materials can serve as alternative raw materials. Consequently, the demand for virgin raw materials can be reduced while simultaneously enhancing waste management practices. Particularly within the CaO–Al₂O₃–SiO₂ (CAS) system, these wastes enable the development of cost-effective, environmentally friendly, and functional glass-ceramic materials. This strategy not only transforms industrial residues into value-added products but also contributes to the advancement of sustainable production technologies. In this study, CAS system glass-ceramic materials were produced using vermiculite waste and kaolin. The prepared batch compositions were homogenized using a ball mill and melted at 1450 °C for glass casting. Following confirmation of the amorphous structure of the glasses, their chemical compositions were re-analyzed via X-ray fluorescence (XRF). Differential scanning calorimetry (DSC) was employed to determine the glass transition and crystallization temperatures. Crystallization kinetics were calculated based on the obtained DSC curves. Glass-ceramic specimens were then fabricated through controlled heat treatment. Phase analyses of the glass-ceramic materials were performed using X-ray diffraction (XRD), microstructural features were examined using scanning electron microscopy (SEM), density was measured via the Archimedes principle, and hardness was determined using the Vickers microhardness method. All findings were comparatively evaluated and discussed.
Benzer Tezler
- Gevrekseydi (Kütahya) ve yakın çevresindeki kil yataklarının jeolojisi, mineralojisi, jeokimyası ve jenezi
Geology, mineralogy, geochemistry and genesis of gevrekseydi (Kutahya) and its vicinity's clay deposits
CUMHUR EREN IŞIK
Doktora
Türkçe
2019
Jeoloji MühendisliğiKütahya Dumlupınar ÜniversitesiJeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜRSEL YANIK
- Doğu akdeniz bölgesinde yer alan sulak alanlarda oluşan toprakların özellikleri, verimlilik düzeyleri ve sorunları
Soil characteristics, efficiency levels and problems of wetlands in the eastern mediterranean region
AHU ALEV ABACI BAYAN
Doktora
Türkçe
2016
Ormancılık ve Orman MühendisliğiKahramanmaraş Sütçü İmam ÜniversitesiToprak Bilimi ve Bitki Besleme Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KADİR YILMAZ
- Hopur içmesi (Türkoğlu-Kahramanmaraş) ve çevresindeki çamur örneklerinin kimyasal ve minerolojik bileşiminin balneoterapi yönünden değerlendirilmesi
Evaluation of the chemical and mineralogical composition of mud samples from hopur spring (Türkoğlu-Kahramanmaraş) and its surroundings from the perspective of balneotherapy
ESRA ÖZTÜRK
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Jeoloji MühendisliğiKahramanmaraş Sütçü İmam ÜniversitesiFen Bilimleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜLDEMİN DARBAŞ
- Tuz Gölü çevresinde yetiştirilen yöresel kavun populasyonunun (Koçhisar kavunu) tuza tolerans özellikleri bakımından incelenmesi
Investigation on salt tolerance of the local melon populations (Koçhisar kavunu) grown in Salt Lake region
SERKAN DEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2009
ZiraatAnkara ÜniversitesiBahçe Bitkileri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞEBNEM ELLİALTIOĞLU
