Theses supervised by Prof. Dr. Kenan Yıldız
12 theses · Sakarya University, Tokat Gaziosmanpaşa University
İkincil alüminyum cürufunun çimento ve beton üretiminde değerlendirilmesi
Bu çalışmada, hurdadan ergitilerek ikincil alüminyum üretimi sonucu açığa çıkan ve bertaraf edilen alüminyum cürufunun kalsiyum alüminat çimento üretiminde kullanılabilirliği araştırılmıştır. İkincil alüminyum cürufu öğütme işlemlerine tabi tutularak 20 μm altına getirilmiştir. Öğütülmüş ham cürufun XRF analizine göre alümina oranının %37,74 içerdiği ve cüruf içerisinde oldukça düşük olduğu tespit edilmiştir. Cüruf içerisinde Cr, Mn, Cu, Zn, Ba, Ti, Na, K ve Fe gibi elementlerin oksit formlarına da rastlanmıştır. İlave olarak, XRD analizine göre cürufta yüksek miktarda NaCl ve KCl gibi tuzları içerdiğini tespit edilmiştir. Cüruftaki tuzlardan kaynaklanan klor içeriği, elde edilecek çimentonun mukavemetini olumsuz yönde etkilemektedir. XRF analizlerinde klor ihtivası %22,57 olarak tespit edilmiştir. Bu durum, cürufun ikincil bir işlem öncesi çimento hammaddesi olarak doğrudan kullanımını sınırlandırmaktadır. Çimento üretiminde değerlendirilmek istenen cürufun yüksek klor ve kükürt ihtivası betonda gevrek kırılma ve çatlamalara sebep olacağı için istenmez ve uzaklaştırılması gerekir. Bu nedenle yapılan 60 dakika süreli yıkama işlemleri sonucunda Cl- içeriği % 22,57 seviyesinden %0,033 seviyesine kadar düşürülmüştür. Cürufun alümina içeriği de % 37,74'ten %68,03'e yükselmiş, bu süre zarfında suda çözünmeyen TiO2, SiO2, MgO, Fe2O3, CaO gibi oksit formlarının da cüruf içerisindeki yüzde miktarı artmıştır. Yıkama işlemi ardından cüruf içerisindeki klorür ve kükürt ihtivası istenilen seviyeye düştüğünden 60 dakika yıkama işleminin yeterli olduğu görülmüştür. 60 dakika yıkanmış ikincil alüminyum cürufunun içerisindeki alümina seviyesinin düşük alüminalı CA (Kalsiyum Alüminat) çimento üretimi için uygun seviyede olduğu görülmüş, kalsiyum oksit seviyesinin yeterli olmaması nedeniyle ticari kalitede sönmemiş kireç ile karıştırma işlemi gerçekleştirilmiş ve çimento bileşimleri TS EN 14647 standartlardında yer alan sınır değerler içerisinde harmanlanarak elde edilmiştir. İkincil alüminyum cürufunun yüksek alümina içeriği sebebiyle portland çimentosuna katkı olarak kullanılmasının yerine portland çimentosuna göre daha pahalı olduğu bilinen kalsiyum alüminat çimentosunda kullanımı hedeflenmiştir. Bu sayede, cürufun katma değerinin arttırılması sağlanmıştır. Cürufun içerisindeki alümina miktarı, kalsiyum oksit miktarı ve bazı oksit fazlarının varlığı sebebiyle orta alüminalı ve yüksek alüminalı CA çimento üretiminde kullanılmasının uygun olmayacağı tespit edilmiştir. Karışımların 1200 ˚C'de 1, 3 saat ve 1250 ˚C'de 3, 5 saat süreleri sonrası elde edilen numunelerin XRD analizlerine göre kalsiyum alüminat çimentosunda ana faz olarak mayenit (C12A7), mono kalsiyum alüminat (CA) ve grossit (CA2) fazlarına, bununla birlikte silika, magnezyum ve demir içerikli düşük alüminalı kalsiyum alüminat çimentolarında bulunan gehlenit (C2AS), larnit-belit (C2S), spinel (MA), brownmillerit (C4AF) ve cürufta yüksek seviye olması sebebiyle reaksiyona girmemiş MgO fazlarına rastlanmıştır. 1200°C'de yapılan sinterlemelerde reaksiyona girmeyen sönmemiş kireç ve wadsleyit fazlarına rastlanmıştır. 1250°C'de 3 ve 5 saat yapılan sinterleme sonucunda kalsiyum alüminat çimentoda istenilen fazların yeterli ve birbirine yakın seviyede olduğu gözlenmiştir. 1300°C'de yapılan sinterleme işlemi sonucunda cüruf bünyesindeki düşük ergime noktasına sahip bileşikler nedeniyle sinter karışımının camsı hale geldiği gözlenmiştir. Ticari kalsiyum aluminat çimentosuna deneysel olarak elde edilen atık çimentonun ağırlıkça % 2.5, 5, 7.5, 10 ve 12.5 oranında katkılar yapılarak çimentonun fiziksel özelliklerine etkisini incelemek için testler gerçekleştirilmiştir. Hazırlanan çimento karışımlarının özgül ağırlık deney sonuçlarına bakıldığında, çimento içindeki atık ikamesinin artması ile birlikte özgül ağırlık değerinin kısmen düştüğü ancak birbirine yakın olduğu görülmektedir. Özgül ağırlık değerlerlerinin ticari çimento ile yakın olması atık CA çimentonun içerdiği fazların ve miktarının ticari çimento ile benzerlik gösterdiğini doğrular niteliktedir. Karışımların normal kıvam deney sonuçları incelendiğinde; çimento hamurundaki atık çimento oranının yükselmesine bağlı olarak işlenebilirliğin azaldığı ve su ihtiyacının arttığı gözlemlenmiştir. Çimento karışımına daha yüksek seviyede atık CA katkısı durumunda çimento işlenebilirliği daha da azalacağından karışım içerisindeki atık CA oranı sınırlandırılması gereklidir. Çimento karışımlarının priz alma deney sonuçları incelendiğinde; çimento hamurlarındaki priz başlangıç ve bitiş süreleri çimento hamurundaki atık CA çimento katkısının artması ile birlikte azalmaktadır. Buna bağlı olarak, çimento içirinde artan atık CA çimento içeriğinin sertleşmeyi hızlandırdığı görülmüştür. TS EN 14647 standardına göre başlangıç priz süresinin 90 dakikadan az olmaması bir gerekliliktir. Tüm karışımlar için elde edilen sonuçların priz tayinlerinin standart şartlar dâhilinde olmasına rağmen ürünün istenilen kullanım koşullarına bağlı olarak atık CA çimentonun karışım içerisinde oranı sınırlandırılmalıdır. Ticari çimento içerisindeki atık çimento oranı artışına bağlı olarak hacim genleşme miktarının arttığı gözlemlenmiştir. Bu durum, betonun sertleşmesi sonrası geç bir şekilde hidrate olarak genişleyen serbest MgO fazlarının hacim genleşmesine olumsuz bir katkı yaptığı şeklinde yorumlanmıştır. TS EN 14647 standardına göre, kalsiyum alüminat çimentosunun basınç dayanımı 6 saat ve 24 saat sonrası test edildiğinde, çimento karışımı içerisindeki atık CA ikamesinin artmasıyla basma mukavemeti düşmüştür. %0'dan %12,5 oranına kadar atık çimento ikameli olarak hazırlanan çimento karışımlarında, betonun basınç dayanımı 6 saatlik numunelerde %65,2 ve 24 saatlik numunelerde ise %58,9 oranında düşmüştür. İlaveten, kalsiyum alüminat çimentosunun basınç dayanımı, EN 196-1 standardına göre 6 saat ve 24 saat sonrası test edildiğinde, 6 saat için 18 MPa, 24 saat için ise 40 MPa'dan az olmamalıdır. %7,5 atık CA ikameli 4 nolu karışım 6 saat için 20,6 MPa, 24 saat için ise 42,33 MPa basma mukavemeti değeriyle TS EN 14647 standardında yer alan beton minimum gerekliliklerini sağlamıştır. Beton numunelerinin eğilme test sonuçları incelendiğinde, basma dayanımı sonuçlarına benzer şekilde karışımdaki atık çimento ikame seviyesinin artması ile birlikte eğilme mukavemeti özelliklerin olumsuz etkilendiği ve atık CA miktarının sınırlandırılması gerekliliği ortaya çıkmıştır. Düşük alüminalı kalsiyum alüminat çimento üretiminde atık çimentonun ticari çimento içerisinde ağırlıkça %7,5'e kadar ikame seviyelerinin uluslararası standart gerekliliklerini sağladığı ve kullanılabilir olduğu gözlemlenmiştir.
Soğuk çekilmiş elektrolitik bakır tellerin yeniden kristallenme kinetiğinin incelenmesi
Bu çalışmada, Gebze-Kocaeli'nde bulunan SARKUYSAN'dan temin edilen bakır telin soğuk çekilmesinin mekanik özelliklere ve yeniden kristallenme davranışına etkileri incelenmiştir. Soğuk şekil verme işlemleri oda sıcaklığında yapılırken sıcak şekil verme işlemleri daha yüksek sıcaklıklarda yapılmaktadır. Soğuk şekil verme şlemlerinde sadece şekil değişimi olmaz aynı zamanda mikroyapı ve mekanik özelliklerde de değişim olmaktadır. Soğuk şekil verme derecesine bağlı olarak dislokasyon hareketleri ve bunların tane sınırlarında birikmesi sonucu mukavemet ve sertlik değerleri artarken süneklik özelliği azalmaktadır. Bu çalışmada kullanılan elektrolitik bakır telin başlangıç çapı 11 mm olup soğuk çekme ile önce 9.3 mm'ye, daha sonra 8 mm çapa getirilmiştir. İlk deformasyon miktarı %33.5 ve ikinci deformasyon miktarı %63.7 olarak tespit edilmiştir. Soğuk deformasyonun mekanik özelliklere etkisini incelemek için yapılan çekme testlerine göre başlangıç çekme mukavamet değeri 255 MPa iken bu değer %33.5 deformasyon sonrası 355.4 MPa değerine ve %63.7 deformasyon sonrasında 426.6 MPa değerine artmıştır. Aynı şekilde akma mukavemeti değeri de 102.4 MPa değerinden önce 121.3 MPa değerine, akabinde de 168.3 MPa değerine artmıştır. Başlangıç numunesinin mikro sertlik değeri 93.5 HV iken %33.5 deformasyon sonrası 116.8 HV değerine, %63.7 deformasyon sonrasında da 121.2 HV değerine çıkmıştır. Başlangıç numunesinin süneklik değeri %43 iken bu değer ik aşamada %24.3 değerine, ikinci kademe de %20.6 değerine düşmüştür. Metalik malzemelerin soğuk deformasyon sonrası hücre yapıları mekanik olarak stabil olsa da termodinamik olarak stabil değildirler. Daha ileri şekil verme işlemleri için başlangıç yapılarına geri döndürülmeleri gerekmektedir. Geri kazanım, yeniden kristallenme ve tane büyümesi kademelerini içeren tavlama işlemleri de bu amaçla yapılmaktadır. Tavlama sıcaklıkları metalin ergime sıcaklığının %30 – 60 aralığında olmaktadır. Bu sıcaklık, yapıda safsızlık miktarı arttıkça artmaktadır. Yeniden kristallenme işlemine sıcaklık, süre, başlangıç tane boyutu, kompozisyon ve deformasyon miktarı da etki etmektedir. İzotermal olmayan kinetik çalışması, termal analiz verilerine dayanan termoanalitik bir metottur. Bu çalışmada, soğuk çekilmiş bakır tellerinin modelsiz izotermal olmayan yeniden kristallenme kinetiği, farklı ısıtma hızlarında (10–15–20–25°C/dak) diferansiyel tarama kalorimetrisi kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Soğuk işlenmiş elektrolitik bakır tellerin yeniden kristallenme sıcaklıkları, %33.5 oranında soğuk deforme olmuş bakır telde ısıtma hızlarına bağlı olarak 269.9 ile 287.7°C arasında tespit edilirken bu sıcaklık aralığı %63.7 oranında soğuk deforme olmuş bakır telde 256.9 ile 268.9°C arasında olduğu tespit edilmiştir. Dört farklı yöntem olan Kissenger, (ln(β/T2) – 1/T), Boswell (ln(β/T) – 1/T), Ozawa (ln(β) – 1/T) ve Starink (ln(β/T1.92) – 1/T) grafikleri pik sıcaklıkları kullanılara çizilmiştir. Bu grafiklerin eğiminden aktivasyon enerjisi hesaplanmıştır. Buna göre %33.5 oranında soğuk deforme olmuş bakır telde yeniden kristallenme aktivasyon enerjisi değerleri Kissenger yöntemine göre 118.1 kJ/mol, Boswell yöntemine göre 122.6 kJ/mol, Ozawa yöntemine göre 120.2 kJ/mol ve Starink yöntemine göre 110.5 kJ/mol olarak bulunmuştur. %63.7 oranında soğuk deforme olmuş bakır telde bu değer Kissenger yöntemine göre 171.8 kJ/mol, Boswell yöntemine göre 176.2 kJ/mol, Ozawa yöntemine göre 171.9 kJ/mol ve Starink yöntemine göre 172.1 kJ/mol olarak tespit edilmiştir. Buna göre yeniden kristallenme aktivasyon enerjileri %33.5 oranında soğuk deforme olmuş bakır telde 110 – 123 kJ/mol aralığında, %63.7 oranında soğuk deforme olmş bakır telde ise 171 – 177 kJ/mol aralığında olduğu bulunmuştur. Bu çalışmadan anlaşılmıştır ki soğuk deformasyon miktarı arttıkça bakır telin mukavemet ve sertlik değerleri artarken süneklik özelliği azalmıştır. İlave olarak soğuk deformasyon oranına bağlı olarak depolanmış enerji miktarı artmış, bunun sonucunda da yeniden kristallenme sıcaklığı azalırken aktivasyon enerjisi artmıştır
Soğuk çekilmiş C55 ve C83 çeliklerin mekanik özellikleri ve yeniden kristallenme davranışının incelenmesi
Bu tez çalışmasında, C55 ve C83 çelik tellerin soğuk çekme işleminin tellerin mekanik özelliklerine ve yeniden kristallenme kinetiğine etkileri incelenmiştir. Çelik numuneler İzmit-Kocaeli'nde bulunan ÇELİK HALAT ve TEL SANAYİ A.Ş.'den temin edilmiştir. Bu şirket çelik halatlar, yay telleri, galvanizli yay telleri ve öngerilmeli beton halatları üretmektedir. Plastik şekil verme yöntemlerinden biri soğuk çekmedir ve bir çekme kuvveti altında, tek ya da bir seri çekme kalıpları içerisinden malzemenin kesidini azaltmak için kullanılmaktadır. Soğuk çekme işlemi elektrik tellerinin, kabloların, yayların, kağıt mandallarının, gerilim yüklü yapı bileşenlerinin ve yaylı müzik aletlerinin eldesinde kullanılmaktadır. C55 çeliği orta karbonlu bir çeliktir ve %0.52 – 0.60 karbon içermektedir. Ayrıca %0.06 – 0.90 Mn, maks. %0.045 P, maks. %0.045 S, maks. %0.4 Si ve maks. %0.63 Cr+Mo+Ni içermektedir. C55 çeliği nispeten yüksek karbon içeriği nedeniyle yüksek sertlik ve yüksek mukavemete sahiptir. C55 çeliği dingil, debriyaj parçaları, şaft, sıkıştırılmış ve delikli parçalar, piston çubukları ve dişli çubuğu gibi otomotiv ve mühendislik malzemeleri için uygundur. C83 çeliği yüksek karbonlu çelik olup %0.30 – 0.90 aralığında mangan içermektedir. Bu çelik yay malzemeleri ve yüksek mukavemetli teller için kullanılmaktadır. C55 çelik telin deneysel çalışmalarında 5 mm'lik çap 3 mm'ye getirilmiştir. Soğuk deformasyon miktarı %121.2 olarak hesaplanmıştır. C83 çelik telin deneysel çalışmalarında 5 mm'lik çap 3.2 mm'ye getirilmiştir ve soğuk deformasyon miktarı %108.3 olarak tespit edilmiştir. C55 ve C83 çelik telin soğuk çekme işlemleri Çelik Halat firmasında gerçekleştirilmiştir. C55 ve C83 çelik tellerin soğuk çekme işlemleri sonrasında yapılan metalografik incelemelerde, tane yapısının çekme ekseni yönünde uzadığı gözlenmiştir. Çatlak oluşumu bulunmamıştır. C55 ve C83 çelik tellerin çekme test sonuçları incelendiği zaman, C55 çelik telin çekme mukavemeti 859.2 MPa iken, bu değer %121.2 oranında soğuk deformasyon sonrasında 1358.2 MPa değerine artmıştır. C55 çelik telin sünekliği %121.2 oranında deformasyon için %65.8'den %24.7'e düşmüştür. C83 çelik telin çekme mukavemeti 1216.7 MPa iken, bu değer %108.3 oranında soğuk deformasyon sonrasında 1717.5 MPa değerine artmıştır. C83 çelik telin sünekliği %108.3 oranında deformasyon için %32.4'den %16.8'e düşmüştür. Çeliğin mukavemeti ve sünekliği karbon içeriğine bağlı olduğu bilindiğine göre, C83 çelik telin mukavemetinin C55 çelik telin mukavemetinden daha büyük olduğu ve sünekliğinin daha düşük olduğu gözlenmiştir. C55 ve C83 çelik tellerin soğuk deformasyonla mukavemetindeki artış ve sünekliğindeki azalma, soğuk deformasyon esnasında dislokasyon yoğunluğundaki artış nedeniyledir. Malzemenin şekli, mikroyapısı ve mekanik özellikleri soğuk çekme esnasında değişmektedir. Dislokasyon artışına bağlı olarak mukavemet ve sertlik artar, süneklik azalır. Malzemenin şekil verilebilirliği azalır. Malzemeye yeniden işlenebilirlik özelliğini vermek için yeniden kristallenme ısıl işlemi yapılmalıdır. Bu ısıl işlem, bir tavlama işlemidir ve soğuk işlenmiş metal ve alaşımlara, yeni ve gerilim içermeyen taneler elde etmek için uygulanmaktadır. Çünkü metalik malzemelerin hücre yapıları soğuk deformasyondan sonra termodinamik olarak kararlı değillerdir. Yeniden kristallenme ısıl işlemi tanelerdeki gerilimleri azaltarak ya da gidererek geri kazanımı sağlar ve uzamış tanelerden kaynaklanan eşeksenli ferrit tanelerini artırır, mukavemet ve sertliği düşürür, sünekliği artırır. Yeniden kristallenme ısıl işleminde geri kazanım, yeniden kristallenme ve tane büyümesi kademeleri vardır ve metalin ergime sıcaklığının %30 -60 sıcaklıklarda gerçekleştirilir. Yeniden kristallenme sıcaklığı başlangıç tane boyutundan, kompozisyondan, zamandan ve soğuk deformasyon derecesinden etkilenmektedir. Soğuk deforme olmuş metallerde yeniden kristallenme için itici güç, soğuk deformasyon esnasında oluşan depolanmış enerjidir. Geri kazanım kademesi düşük sıcaklıklarda gerçekleşir ve mikroyapıda herhangi bir değişim olmaz. Bu kademede dislokasyonlar hareket eder ve yeniden düzene girerler, kalıntı gerilimler azalır. Yeniden kristallenme kademesi yapıdaki dislokasyonların poligonlaşması ve ortadan kaybolması işlemidir. Bu kademede dislokasyon yoğunluğu azalır, bu nedenle mukavemet azalır ve süneklik artar. Yeniden kristallenme ısıl işleminin son kademesinde, sıcaklık ve süreye bağlı olarak tane büyümesi gerçekleşmektedir. İzotermal kinetik analiz, metallerin yeniden kristallenmesi gibi katı hal dönüşümlerinin kinetiğini araştırmak için kullanılmaktadır ve endüstriyel skalada proses modellemesi için gerekli kinetik bilgiler elde edilmektedir. Bu analiz, zamanla reaksiyon hızını değerlendirmek için kinetik fonksiyonlara ihtiyaç duymakta ve eksponensiyel faktör ve aktivasyon enerjisi gibi kinetik değişkenler elde edilebilir. İzotermal olmayan kinetik analiz, izokonversiyonel yönteme dayalı alternatif bir modelsiz yöntemlerdir. İzotermal olmayan kinetik, diferansiyel termal analiz (DTA), termogravimetric analiz (TG) ve diferansiyel tarama kalorimetrisine (DSC) dayalı olan termo-analitik bir yöntemdir. Bu tezde, soğuk çekilmiş C55 ve C83 çelik teller için izotermal olmayan yeniden kristallenme kinetik incelemeleri, 5-10-15-20°C/dak olmak üzere 4 farklı ısıtma hızında diferansiyel tarama kalorimetrisi (DSC) ile yapılmıştır. Kissenger, Boswell, Ozawa ve Starink yöntemleri, yeniden kristallenme aktivasyon enerjisini tespit etmek için kullanılmıştır. DSC verilerinden elde edilen yeniden kristallenme sıcaklıkları, farklı ısıtma hızlarına bağlı olarak %121.2 oranında soğuk deforme olmuş C55 çelik tel için 451.2 °C ile 481.3 °C arasında, %108.3 oranında soğuk deforme olmuş C83 çelik tel için 475.4 °C ile 504.6 °C arasındadır. Yeniden kristallenme pik sıcaklıkları kullanılarak, Kissenger metodu, (ln(β/T2) – 1/T), Boswell metodu (ln(β/T) – 1/T), Ozawa metodu (ln(β) – 1/T) ve Starink metodu (ln(β/T1.92) – 1/T) eğrileri çizilmiştir. Bu denklemlerde, R gaz sabiti (kJ/mol.K), T pik sıcaklığı (K) ve β ısıtma hızıdır (K/min). Bu eğrilerin eğimleri –E/R değerine eşittir, burada E aktivasyon enerjisidir (kJ/mol). Kissenger, Boswell, Ozawa ve Starink metotlarına göre %121.2 oranında soğuk deforme olmuş C55 çelik tel için yeniden kristallenme aktivasyon enerjileri sırasıyla 196.5 kJ/mol, 202.6 kJ/mol, 198.7 kJ/mol ve 196.8 kJ/mol'dür. Kissenger, Boswell, Ozawa ve Starink metotlarına göre %108.3 oranında soğuk deforme olmuş C83 çelik tel için aktivasyon enerjileri sırasıyla 220.5 kJ/mol, 226.8 kJ/mol, 221.8 kJ/mol ve 220.8 kJ/mol'dür. Sonuç olarak yeniden kristallenme aktivasyon enerjileri, %121.2 oranında soğuk deforme olmuş C55 çelik tel için 198.6 ±2 kJ/mol ve %108.3 oranında soğuk deforme olmuş C83 çelik tel için 222.5 ±2 kJ7mol olarak bulunmuştur. Bu çalışmadan görülmüştür ki C55 ve C83 çelik tellerin soğuk deformasyonu, soğuk çekme esnasında oluşan depolanmış enerji nedeniyle mukavemet artmış ve süneklik azalmıştır. C55 ve C83 çelik teller karşılaştırıldığında, karbon içeriğindeki artış nedeniyle yeniden kristallenme sıcaklığı ve yeniden kristallenme aktivasyon enerjisi bir miktar artmıştır.
SAE 1008 çelik telin mekanik özellikleri ve yeniden kristallenme kinetiğine soğuk çekmenin etkilerinin incelenmesi
Bu tez çalışmasında, soğuk çekme işlemi yapılarak soğuk deformasyona uğratılmış SAE 1008 çelik tellerin mekanik özelliklerindeki değişimler ve yeniden kristallenme kinetiği incelenmiştir. Çelik tel numuneler Karabük'de bulunan PELENKOĞLU firmasından temin edilmiştir. SAE 1008 çeliği, düşük karbonlu bir çelik olup maksimum %0,1 karbon içermektedir. Ayrıca %0,30 – 0,50 Mn, maks. %0.03 P, maks. %0.05 S içermektedir. Düşük karbonlu çelikler kolaylıkla soğuk şekil verilebilirler ve genel olarak otomobil parçaları, teller, borular ve konserve kutuların üretiminde kullanılırlar. SAE 1008 çelik telin deneysel çalışmalarında 6,74 mm olan tel soğuk çekme yöntemiyle 5,75 mm çapa, daha sonra da ısıl işlem uygulanmadan soğuk çekme ile 4,24 mm çapa getirilmiştir. Soğuk çekme işlemleri bahsi geçen firmada gerçekleştirilmiştir. Çelik tellerin soğuk çekme işlemleri sonrasında yapılan metalografik incelemelerde, tane yapısının çekme ekseni yönünde uzadığı tespit edilmiştir. SAE 1008 çelik tellerin çekme test sonuçlarına göre, SAE 1008 çelik telin çekme mukavemeti 510 MPa iken, bu değer %31,8 oranında soğuk deformasyon sonrasında 650 MPa değerine, %92,7 oranında soğuk deformasyon sonrasında 810 MPa değerine artmıştır. SAE 1008 çelik telin süneklik değeri %25,6 iken bu değer %31,8 oranında soğuk deformasyon sonrasında %18,7'ye ve %92,7 oranında soğuk deformasyon sonrasında %12,7 değerine düşmüştür. SAE 1008 çelik telin mikrosertlik değeri 243 HV ike bu değer %31,8 oranında soğuk deformasyon sonrasında 287 HV'ye ve %92,7 oranında soğuk deformasyon sonrasında 372 HV değerine artmıştır. Soğuk çekme ile gerçekleştirilen deformasyon sürecinde dislokasyon yoğunluğunun artması nedeni ile SAE 1008 çelik telin çekme mukavemeti ve sertliği artarken süneklik özelliği azalmıştır. Soğuk deformasyon sonrasında malzemenin işlenebilme özelliği azalmaktadır. Malzemeye bu özelliği yeniden sağlayabilmek için yeniden kristallenme ısıl işlemi uygulanmaktadır. Yeniden kristallenme için itici güç, soğuk deformasyon sırasında dislokasyon yoğunluğunun artması ile oluşan depolanmış enerjidir. Yeniden kristallenme ve faz dönüşümleri gibi katı hal dönüşümlerinin kinetik çalışmaları, izotermal olmayan kinetik analiz yöntemleriyle yapılabilmektedir. Bu tez çalışmasında da, diferansiyel tarama kalorimetrisi (DSC), soğuk çekilmiş SAE 1008 çelik telde yeniden kristallenme kinetiğinin incelenmesinde kullanılmıştır. 5-10-15-20°C/dak ısıtma hızlarında alınan termal analiz grafiklerindeki yeniden kristallenme pik sıcaklıkları tespit edilmiş ve Kissenger, Boswell, Ozawa ve Starink gibi izotermal olmayan kinetik modellerle yeniden kristallenme için gerekli aktivasyon enerjisi değerleri tespit edilmiştir. %31,8 oranında soğuk çekilmiş SAE 1008 çelik telde yeniden kristallenme aktivasyon enerjisi Kissenger modeline göre 210,7 kJ/mol, Boswell modeline göre 216,7 kJ/mol, Ozawa modeline göre 212,1 kJ/mol ve Starink modeline göre 211 kJ/mol olarak bulunmuştur. %92,7 oranında soğuk çekilmiş SAE 1008 çelik telde yeniden kristallenme aktivasyon enerjisi Kissenger modeline göre 194,9 kJ/mol, Boswell modeline göre 200,8 kJ/mol, Ozawa modeline göre 196,8 kJ/mol ve Starink modeline göre 195,2 kJ/mol olarak tespit edilmiştir. Kinetik çalışmanın sonucuna göre, soğuk deformasyon miktarının artması ile depolanmış enerji miktarı artmıştır ve bu duruma bağlı olarak yeniden kristallenme için gerekli sıcaklık ve aktivasyon enerjisi bir miktar düşmüştür.
Diasporitin parçalanma kinetiğine mekanik aktivasyonun etkisinin incelenmesi
Anahtar Kelimeler: Diasporitik boksit, mekanik aktivasyon, parçalanma kinetiği, izotermal olmayan kinetik. Bu çalışmada, Gaziantep – Islahiye bölgesi diasporitik boksidin parçalanma kinetiği üzerine mekanik aktivasyonun etkisi araştırılmıştır. Diasporitik boksit (α-AlOOH) gezegensel bilyalı değirmen kullanılarak 30 dakika mekanik olarak aktive edilmiştir. Aktive edilmemiş ve aktive edilmiş diasporitik boksit farklı ısıtma hızlarında ( 5 – 10 – 15 – 20 °C/dak) termogravimetri ile analiz edilmiştir. Aktive edilmemiş diasporitik boksidin parçalanması 300°C ile 600°C arasında tek kademede gerçekleşmiştir. Buna karşılık aktive edilmiş diasporitik boksidin parçalanması, mekanik aktivasyon esnasındaki yapısal düzensizlikler nedeniyle yaklaşık 150°C de başlamış ve 600°C de tamamlanmıştır. Aktive edilmemiş ve aktive edilmiş diasporitik boksidin izotermal olmayan parçalanma kinetiği KAS (Kissenger – Akahira – Sunrose) denklemi kullanılarak yapılmıştır. Bu, modelsiz bir metottur. Farklı ısıtma hızlarındaki termogravimetrik data kullanılarak, her bir parçalanma oranı (α) için parçalanma sıcaklıkları tespit edilmiş ve ln(β/T2) – 1/T diyagramındaki eğimlerden aktivasyon enerjileri hesaplanmıştır. Bu çalışmada elde edilen sonuçlara göre, aktive edilmemiş diasporitik boksidin parçalanması için aktivasyon enerjisi yaklaşık 220 kJ/mol'dür. Bu değer aktive edilmiş diasporitik boksitte yapısal düzensizlikler nedeniyle 0,1 ≤ α ≤ 0,5 için 80 – 140 kJ/mol aralığındadır ve daha sonra deforme olmamış yapının kalması nedeniyle 230 kJ/mol değerine artmıştır.
AA5005 saclarda haddeleme sonrası yeniden kristallenme kinetiğinin termal analizle incelenmesi
Bu çalışmada, Akyazı-Sakarya'da bulunan ASAŞ Aluminyumdan temin edilen soğuk haddelenmiş AA5005 aluminyum alaşım levhalarının izotermal olmayan kinetic çalışması termal analiz kullanılarak incelenmiştir. AA5005 aluminyum alaşımı levhalarından elde edilen soğuk haddelenmiş numunelerin termal analizi, farklı ısıtma hızlarında (10–15–20–25°C/dak) diferansiyel tarama kalorimetri (DSC) ile yapılmıştır. Numunelerin izotermal olmayan yeniden kristallenme kinetiği Kissnger, Boswell, Ozawa ve Starink denklemleriyle yapılmıştır. Bunlar modelsiz yöntemlerdir. Farklı ısıtma hızlarındaki derivatif tarama kalorimetri dataları kullanılarak yeniden kristallenme sıcaklıkları tespit edilmiş ve aktivasyon enerjileri Y–1/T diyagramlarındaki eğimlerden hesaplanmıştır. Burada Y, Kissenger için ln(β/T2), Boswell için ln(β/T), Ozawa için ln(β) ve Starink için ln(β/T1.92) 'dir. Kinetik sonuçlar göstermiştir ki dört izotermal olmayan kinetic modele göre %33 deforme olmuş AA5005 levha için yeniden kristallenme aktivasyon enerjisi 147–158 kJ/mol aralığındadır ve %74,7 deforme olmuş AA5005 için bu değer 194–206 kJ/mol aralığındadır. Anahtar kelimeler: AA5005 Aluminyum alaşımı, yeniden kristallenme, izotermal olmayan kinetik
Soğuk haddelenmiş AA3105 saclarda termal analizle yeniden kristallenme kinetiğinin incelenmesi
Akyazı/Sakarya'da bulunan ASAŞ Alüminyumdan temin edilen soğuk haddelenmiş AA3105 aluminyum alaşım levhalarının izotermal olmayan yeniden kristallenme kinetiği diferansiyel tarama kalorimetrisi (DSC) kullanılarak incelenmiştir. AA3105 aluminyum alaşımı levhalarından elde edilen soğuk haddelenmiş numunelerin termal analizi, farklı ısıtma hızlarında (5 – 7,5 – 10 °C/dak) yapılmıştır. Yeniden kristallenme kinetiği, Kissnger, Boswell, Ozawa ve Starink metotları gibi izotermal olmayan kinetik metotlarla yapılmıştır. Bunlar modelsiz yöntemlerdir. Farklı ısıtma hızlarındaki diferansiyel tarama kalorimetri dataları kullanılarak yeniden kristallenme sıcaklıkları tespit edilmiş ve aktivasyon enerjileri Y – 1/T diyagramlarındaki eğimlerden hesaplanmıştır. Burada Y, Kissenger metodu için ln(β/T2), Boswell metodu için ln(β/T), Ozawa metodu için ln(β) ve Starink metodu için ln(β/T1.92) 'dir. Sonuçlar göstermiştir ki %107,8 deforme olmuş AA3105 levha için yeniden kristallenme aktivasyon enerjisi 210 – 222 kJ/mol aralığında ve %167,8 deforme olmuş AA3105 için bu değer 235 – 247 kJ/mol aralığındadır.
İslahiye bölgesi diasporitik boksidin alümina üretiminde değerlendirilmesinin araştırılması
Bu çalışmada, Gaziantep – İslahiye bölgesi diasporitik boksitten mikrodalga liçiyle alümina üretimine mekanik aktivasyon ve Ca(OH)2 katkısının etkisi ile diasporitik boksitin dehidroksilasyon kinetiği, izotermal olmayan yöntemlerle incelenmiştir. İslahiye bölgesinden temin edilen diasporitik boksit cevherinin XRF sonuçlarına göre %50,63 Al2O3, %13,87 Fe2O3, %14,52 SiO2, %7,64 TiO2 içerdiği ve kızdırma kaybının %12,75 olduğu tespit edilmiştir. Cevherde, XRD analizi sonuçlarına göre ana faz olarak diasporit (AlOOH), minör fazlar hematit (Fe2O3), kuvars (SiO2), anataz (TiO2), muskovit (KAl2Si3AlO10(OH)2) ve kaolinit (Al2O3.2SiO2.2H2O) bulunmuştur. Diasporitik boksidin yapısı üzerine mekanik aktivasyonun etkileri incelenmiş ve bu çalışmalarda mekanik aktivasyonda bilya/numune oranı etkisini görebilmek için 15, 25, 35 ve 45 oranlarında 30 dak süre ile yapılan aktivasyon işleminde amorflaşma derecesi sırasıyda %24,6, %42,3, %53.1 ve %59,7; 60 dak süre ile yapılan çalışmalarda sırasıyla %43,5, %58,8, %71,4 ve %79,6 olarak hesaplanmıştır. En uygun bilya/numune oranının 25 olduğu bulunmuştur. 60 dak süre ile yapılan çalışmalarda yapının daha fazla amorflaştığı görülmüştür. Mekanik aktivasyon süresinin etkisini görebilmek için 25 bilya/numune oranında 15, 30, 60, 90, 120 dak sürelerde mekanik aktivasyon işlemi yapılmış ve amorflaşma derecesi sırasıyla %35,16, %43,41, %64,33, %70,44, %72,05 olarak hesaplanmıştır. En verimli sürenin 60 dak olduğu tespit edilmiştir. Amorflaşma derecesi 60 dakikaya kadar önemli derecede artmış daha fazla sürelerde yapılan aktivasyonda artış hızı düşmüştür. Orijinal cevherde ortalama partikül boyutu (D50) 36,6 µm ve spesifik yüzey alanı 5,81 m2/g değerinde iken bu değerler 30 dakika mekanik aktivasyon işlemiyle 19,50 µm ve 54,36 m2/g olarak tespit edilmiştir. 60 dakikalık mekanik aktivasyon sonrasında ise ortalama tane boyutu 16,70 µm ve spesifik yüzey alanı 63,18 m2/g olarak bulunmuştur. 60 dakikadan daha uzun mekanik aktivasyon işlemlerinde oluşan aglomerasyon nedeniyle ortalama partikül boyutu bir miktar artmıştır. FT-IR analizi ile gözlemlenen mekanik aktivasyon sonrası piklerin kaybolması ya da azalma eğiliminde olması kristalin kaybı, mikro gerilim, amorflaşma gibi nedenlerden kaynaklı bağ yapısının zayıfladığı tespit edilmiştir. Diasporitin termal analizinde ise orijinal numuneye ait dehidratasyon reaksiyonunun 503 °C de meydana geldiği, 30 dakika aktive edilen cevherin 471°C ve 90 dakika aktive edilen cevherin ise 464°C de dehidratasyona uğradığı görülmüştür. Termal analiz sonucu orijinal cevherin 400°C den sonra parçalandığı, mekanik aktivasyon sonrası ağırlık kaybı hızının önemli bir şekilde arttığı ve oda sıcaklığından itibaren önemli derecede ağırlık kaybı gerçekleştiği tespit edilmiştir. Diasporitik boksitin dehidroksilasyon kinetiği izotermal olmayan yöntemle, Kissenger, Boswell ve Ozawa metotları kullanılarak incelenmiştir. İzotermal olmayan kinetik çalışma sonucu diasporitik boksitin dehidroksilasyonu için gerekli aktivasyon enerjisi 231 – 239 kJ/mol aralığındadır. 60 dakika aktive edilen diasporitin dehidroksilasyonu için gereken aktivasyon enerjisi, yapıdaki amorflaşma nedeniyle başlarda 81,7 kJ/mol olarak tespit edilmiştir. Reaksiyonun yarısının tamamlandığı anda aktivasyon enerjisi 141,6 kJ/mol ve sonrasında ortalama 226,6 kJ/mol değerine çıkmıştır. NaOH ile yapılan mikrodalga liç çalışmalarında Ca(OH)2 katkısı, sıvı/katı oranı, mikrodalga gücü ve liç süresi gibi parametreler hem orijinal diasporitik boksit hem de 60 dakika aktive edilmiş diasporitik boksit için incelenmiştir. . Ca(OH)2 katkısız mikrodalga destekli liç çalışmaları 1000 W mikrodalga gücü ve 20 dakika liç süresi sabit tutularak sıvı/katı oranları 10, 20, 30 ve 40 olacak şekilde gerçekleştirilmiştir. Sıvı/katı oranlarına bağlı olarak %Al verimleri orijinal cevher için %8-10 aralığında kalırken bu verim mekanik aktive edilmiş diasporitik boksitte %28-39 aralığında gerçekleşmiştir. Daha sonraki çalışmalar için en uygun sıvı/katı oranı 20 olarak bulunmuştur. Ca(OH)2 katkılı mikrodalga destekli liç işlemleri 1000 W mikrodalga gücünde ve 20 dakika süre ile farklı sıvı/katı oranları (10, 20, 30 ve 40) için gerçekleştirilmiştir. Ca(OH)2 katkısı liç verimine olumlu yönde etki etmiştir. Orijinal cevherde %Al verimi %39,62 olarak gerçekleşirken bu değer mekanik aktive edilmiş cevherde %64,27 olarak gerçekleşmiştir. En uygun sıvı/katı oranı 20 olarak bulunmuştur. Ca(OH)2 katkılı mikrodalga destekli liç işleminde sıvı/katı oranı 20, liç süresi 20 dakika sabit tutularak mikrodalga gücünün (800, 1000, 1200 ve 1400 W) %Al verimine etkisi incelendiğinde en uygun mikrodalga gücünün 1200 W olduğu görüşmüştür. Bu mikrodalga gücünde %Al verimi orijinal cevherde %43,65 olarak gerçekleşirken bu değer 60 dakika aktive edilmiş cevherde %71,85 olarak tespit edilmiştir. 1400 W mikrodalga gücüne çıkıldığında verimde çok fazla bir değişim olmamıştır. Ca(OH)2 katkılı mikrodalga destekli liç işleminde, sıvı/katı oranı 20 ve mikrodalga gücü 1200 W sabit tutularak %Al verimine liç süresini (10, 20, 30 ve 40 dakika) etkisi incelendiğinde 30 dakikaya kadar liç veriminin kayda değer bir şekilde artış gösterdiği ancak daha uzun sürede alüminyum veriminin değişmediği gözlenmiştir. 30 dakikalık liç işleminde %Al verimi orijinal cevherde %48,56 olarak gerçekleşirken bu değer 60 dakika aktive edilmiş cevherde %79,14 olarak gerçekleşmiştir. Diasporitik boksitin mikrodalga destekli liç işlemlerinde hem mekanik aktivasyon ön işleminin hem de Ca(OH)2 katkısının cevherden aluminyum çözünme verimine olumlu yönde çok önemli etkisi olduğu görülmüştür. Liç çalışmaları sonrası elde edilen çözeltiden pH düzenlemesi ile alüminyum hidroksit çöktürülmüş ve numune 900 °C de 3 saat süre ile kalsine edilerek saf α-alümina üretilmiştir. Elde edilen ürünün saf α-Al2O3 olduğu hem XRD analizi hem de SEM-EDS analizi yapılarak ortaya konulmuştur.
Akdenize kıyısı olan illerimizdeki kış soğuklanma miktarının tarihsel değişimi
Bu çalışmada, Akdeniz sahil bölgesindeki bazı illerin kış soğuklanma sürelerinin tarihsel değişimini belirlemek amaçlanmıştır. Bu amaçla, 5 farklı yöntem (0-7.2 C Modeli, Utah Modeli, Modifiye Utah Modeli, Pozitif Utah Modeli, Dinamik Model) kullanılarak İzmir, Aydın, Muğla, Adana, Hatay ve Mersin illerinin 1940 ve 2020 yılları arasındaki kış soğuklanma süreleri hesaplanmıştır. Daha sonra Mann-Kendal trend analiz ile bu illerdeki soğuk birikiminin zamana bağlı değişimleri incelenmiştir. Yapılan trend analiz sonucunda, Adana, Mersin ve Aydın'da 5 farklı yöntemle hesaplanan soğuklama sürelerinin hepsinde zamana bağlı önemli derecede azalma eğilimi belirlenmiştir. İzmir, Hatay ve Muğla'nın soğuklama sürelerinin uzun yıllar değişimi ise kullanılan soğuklama modellerine göre farklılık göstermiştir. Muğla'da Utah ve Dinamik modelle hesaplanan soğuk birikim miktarları azalma eğilimine sahipken, diğer modellerle hesaplanan soğuklama sürelerinin azalan veya artan yönde önemli bir trende sahip olmadıkları tespit edilmiştir. İzmir'de ise 0-7.2 modeli ile Utah modeli ile hesaplanan soğuklama süreleri azalma eğilimi gösterirken, diğer modellerde önemli bir eğilim belirlenememiştir. Hatay'da da benzer şekilde Modifiye Utah ve Dinamik modelin verdiği soğuklama sürelerinin zaman bağlı olarak azalma eğiliminde olduğu diğer modeller kullanılarak hesaplanan soğuklama sürelerinde ise böyle bir eğilimin olmadığı saptanmıştır.
Physiological biochemical and molecular responses of some grape varieties against drought stress
In this study, drought stress tolerance mechanism of 8 different grape varieties (Kabarcık, Manda Gözü, Bilecik İrikarası, Horoz Karası, Rumi, Tekirdağ Çekirdeksizi, Çavuş and Trakya İlkeren) were investigated. Drought application was applied in the form of water constraints, and leaf samples were taken in 4 different periods before the start of the application (control), on the 3rd and 7th days of the water constraint application and after the irrigation at field capacity for 2 days after drought. With the samples of treatments, leaf relative water content (RWC), membrane permeability index (MPI), chlorophyll content (Chlorophyll a, chlorophyll b and carotenoids), proline content, lipid peroxidation (MDA) as well as activities of catalase (CAT) and ascorbate peroxidase (APx) were measured. In all varieties, significant changes weren't noted in RWC with a 3-day drought while RWC significantly decreased after submitting a 7-day drought stress. The responses regarding MDA content varied depending on the varieties. The highest value of MDA was noted in Kabarcık variety in response to drought. MPI values decreased in some varieties after a 3-day drought but a 7-day drought stress caused significant reductions in all varieties. While drought caused increases in APx activities of all cultivars, the responses regarding CAT activity against drought varied depending on variety and duration of stress. Along with the findings of RWC, MPI and MDA, of the varieties, Horoz Karası was relatively tolerant and Kabarcik variety was the most sensitive. For the subsequent and second stage of the experiment, those two cultivars were grafted on their roots and Rupestris du Lot rootstock, which in turn were exposed to drought stress. Then, effects of drought stress on the expression of aquaporin proteins were examined. Accordingly, drought caused a decrease in PIP2-1 aquaporin expression and an increase in TIP1-1 expression in both grafted and non-grafted seedlings of both cultivars.
Karadutun (Morus nigra L) çiçek yapısı ve döllenme biyolojisi üzerine çalışmalar
Bu tez çalışmasında karadutun çiçek yapılarının belirlenmesi ve döllenme biyolojisinin incelenmesi amaçlanmıştır. Araştırma Tokat ili ve çevresinde yer alan karadut popülasyonunda yürütülmüştür. Belirlenen popülasyon içerisindeki genotiplerde fenolojik gözlemler yapılmış, çiçeklerin morfolojik özellikleri, polen performansları incelenmiş, faklı tozlama uygulamaları yapılarak bu uygulamalardan elde edilen meyvelerin morfolojik özellikleri belirlenmiştir. İncelenen popülasyonda, ağaçların % 49'unun monoik, % 43'ünün dioik dişi, %6'sının dioik erkek ve %2.5'inin karışık evcik yapısına sahip oldukları belirlenmiştir. Monoik ağaçların çoğunda, çiçek salkımları tamamen erkek veya dişi çiçekten oluşmasına rağmen az sayıda da olsa aynı salkımda hem dişi hem de erkek çiçeğin bir arada bulunabildiği ağaçlar da tespit edilmiş ve bunlar karışık olarak tanımlanmıştır. Erkek çiçeklerde salkım uzunluğunun 42.7 ile 19.88 dişi çiçeklerde ise 24.1 ile 8.21 mm arasında değiştiği belirlenmiştir. Dişi çiçek salkımlar üzerinde dişi organı gelişmemiş anormal çiçeklere de rastlanmıştır. Bir salkımdaki çiçek sayısı, erkek çiçek salkımlarımda 26.4 ile 10.6 arasında, dişi çiçek salkımlarında ise 52.0 ile 13.5 arasında değişim göstermiştir. Bir anterdeki polen sayısı Genotip 28'de 51666, Genotip 5'te ise 54666 olarak tespit edilmiştir. Polen canlılık oranları Genotip 28'de % 90.4 ve Genotip 5'de ise % 89.2 olarak bulunmuştur. Çiçek tozu çimlenme oranları ise Genotip 28'de % 72.9, Genotip 5'te %68.7 olarak belirlenmiştir. Yapılan kontrollü tozlama çalışmalarında, karadutların tozlanma ve döllenme olmadan yüksek oranda partenokarpik meyve oluşturabildikleri gözlenmiştir. Hem yapay tozlama ve serbest tozlanma koşullarında bir salkımda oluşun tohum sayısında büyük bir değişkenliğin oluştuğu belirlenmiştir. Bir salkımda oluşan tohum sayısı ile meyve ağırlığı ve meyve boyutları arasında önemli pozitif korelasyonlar bulunmuştur.
Bazı kayısı çeşitlerinde soğuklama ihtiyacının belirlenmesi
Bu çalışma, Malatya Kayısı Araştırma Enstitüsü Araştırma ve Uygulama Genetik Kayısı Bahçesindeki Özal, İsmailağa, Şekerpare, Tokaloğlu (Erzincan), Çöloğlu ve Early gold kayısı çeşitlerinin dinlenme gereksinimlerinin karşılanması için gerekli soğuklama süresi ve sıcaklık toplamı ihtiyaçları belirlenmiştir. Soğuklama süresinin belirlenmesinde 0-7.2 °C modeli, Utah, Modifiye Utah, Pozitif Utah ve Dinamik model kullanılmıştır. Yapılan hesaplamalar sonucunda en düşük soğuklama gereksinimine sahip olan Early Gold çeşidinin 0-7.2 °C modeline göre 927 ÜS, Modifiye Utah modeline göre 754 MSB, Pozitif Utah modeline göre 1084 PSB, Utah modeline göre 754 SB, dinamik modele göre ise 42 ÜM soğuklama gereksinimine sahip olduğu belirlenmiştir. İncelenen çeşitleri içinde Şekerpare, İsmailağa ve Tokaloğlu çeşitleri en yüksek soğukama ihtiyacına sahip çeşitler olarak belirlenmiştir. Bu çeşitlerin soğuklama gereksinimi 0-7.2 °C moleline göre 1149 ÜS, Modifiye Utah'a göre 1006 MSB, Pozitif Utah'a göre 1344 PSB, Utah'a göre 1010 SB ve dinamik modele göre 54 ÜM olarak belirlenmiştir. Çeşitlerin sıcaklık istekleri 4948 (Şekerpare) ile 5671 (Early Gold) BDST olarak hesaplanmıştır. Çalışmada ayrıca çeşitlerin soğuklama ihtiyacı, sıcaklık ihtiyacı, çiçeklenme zamanı, soğuklama süresi gibi parametreler arasındaki ilişkiler incelenmiştir.