Theses supervised by Doç. Dr. Alpagut Kara
10 theses · Anadolu University
Eskişehir-Şarhöyük (Dorylaion) arkeolojik kazılarında ele geçen hellenistik dönem seramiklerinin (kalıplı kaseler ve batı yamacı seramikleri) karakterizasyonu
Arkeometrik bir çalışma çerçevesinde gerçekleştirilen bu çalışmada Kültür ve Turizm Bakanlığı ve Anadolu Üniversitesi işbirliği ile 1989 yılından bu yana sürdürülen Eskişehir-Şarhöyük (Dorylaion) antik kenti kazı çalışmalarında ele geçen 26 kalıplı kase (Megara kasesi) ve 22 Batı Yamacı seramik parçasının üretim süreçlerine yönelik parametreler (bünye ve astar tabakalarında kullanılan hammaddeler, pişirim sıcaklıkları ve atmosferi, mikroyapısal özellikleri v.b.) aydınlatılmaya çalışılmıştır. Bu bağlamda, karakterizasyon sürecinde X-ışını floresans (XRF), X-ışını difraksiyon (XRD), taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile birlikte enerji dağılımlı X-ışınları spektrometresi (EDX), Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FTIR), mikro-Raman spektroskopisi ve termal gravimetri-diferansiyel termal analiz (TG-DTA) yöntemleri kullanılmıştır. Elde edilen bulgular, buluntu bünyelerinin bazen kalsit ve dolomit içeren illitik kil minerallerine sahip kil kaynakları ile üretilmiş olduğunu göstermektedir. Bünye pişirim sıcaklıklarının oldukça geniş bir aralığa sahip olduğu ve 1100 0C'ye kadar ulaşabildiği görülmüştür. Bünyelere göre demirce daha zengin astar tabakalarındaki renk farklılıklarının ise pişirim atmosferinin kontrolü ile elde edildiği belirlenmiştir. Bununla birlikte, iki ürün gurubu karşılaştırılarak aralarındaki temel farklılıklar ortaya konulmuştur. Megara kasesi bünyeleri üretiminde ağırlıklı olarak kalsit içeren kil kaynaklarının, Batı Yamacı seramik bünyeleri üretiminde ise ağırlıklı olarak dolomit içeren kil kaynaklarının kullanılmış olduğu tespit edilmiştir. Ayrıca, Batı Yamacı seramikleri astar tabakalarının Megara kasesi astar tabakalarına göre demirce daha zengin olduğu belirlenmiştir. Bu çalışmaların sonucunda Dorylaion antik kenti Hellenistik dönem pişmiş toprak ürünlerinin üretim teknolojisi hakkında bilgi birikimi sağlanmıştır.
Monoporoz (monoporosa) duvar karolarının pişirim koşullarının geliştirilmesi
Duvar karoları, genellikle iç cephe uygulamalarında tercih edilen, tek veya çift pişirim ile üretilen, yüksek poroziteye ve dolayısı ile yüksek su emmeye sahip, estetik özellikleri yüksek ürünlerdir. Monoporoz duvar karoları ise tek pişirim ile üretilen ürün grubuna verilen isimdir. Bu tezde, monoporoz tek pişirim duvar karolarının pişirim koşullarının geliştirilmesi doğrultusunda pişirim hızının arttırılması ve/veya pişirim sıcaklığının düşürülmesi hedefine uygun bünyeler geliştirilmiştir. Duvar karoları bünyesinde yer alan kalsiyum karbonatlı bileşimler, gaz çıkışına sebep olmaktadır. Bu nedenle kullanılan sırın bünye ile uyumlu olarak, gaz çıkışının tamamlandığı anda ergimeye başlaması ve daha sonra bünye yüzeyini tamamen kaplaması beklenir. Bu amaca uygun olarak, ilk aşamada kullanılan kalsitin tane boyut dağımı etkisi incelenmiştir. Dekompozisyon reaksiyonunun öne alınması sağlanarak pişirim süresinin azaltılması için kullanılan kalsitin tane boyut dağılımı değiştirilerek yeni bünyeler geliştirilmiştir. Bunun yanında çökelti (precipitated) kalsit ile çok düşük tane boyutuna sahip kalsitin kullanımının dekompozisyon sıcaklığına etkileri belirlenmiştir. İkinci aşamada ise, kalsit ile birlikte veya kalsite alternatif hammaddeler kullanılarak bünye içeriğindeki kalsit ve dolayısı ile kalsiyum karbonat içeriğinin azaltılması hedefine uygun bünye kompozisyonları hazırlanmıştır. Hazırlanan kompozisyonlar ile pişirim sıcaklığının ve süresinin düşürülmesinin zor olduğu özellikle büyük ebat duvar karolarının pişirim sıcaklıkları ortalama 1150ºC'den 1120ºC'lere kadar düşürülebilmiş, %25 verim artışı elde edilmiştir. Böylelikle karbondioksit emisyonunda elde edilen azalma ile çevreye duyarlı üretim gerçekleştirilmesi ile katma değeri yüksek ürün üretimi mümkün olmuştur.
Karbonatlı killerin duvar ve yer karosunda kullanımı ve ısıl davranışlarının incelenmesi
Bu tez çalışmasında, değişen oranlardaki marn hammaddesinin ticari duvar ve yer karosu kompozisyonlarına olan etkisi detaylı biçimde araştırılmıştır. Marn hammaddesi, kil ve kalsiyum karbonattan, değişik oranlarda tabii olarak meydana gelmiş karışımdır. İlk olarak, marnın kimyasal ve mineralojik özellikleri belirlenmiş, sonrasında %2-8 arasında değişen oranlarda Marn içeren duvar ve yer karosu reçeteleri hazırlanmıştır. Duvar karosu reçetesinde mermer azaltılarak, bünye içerisinde CaO düşürülüp ağırlıkça alkali oksit ve MgO arttırılarak sinterleme davranışı ve teknolojik özellikleri incelenmiştir. Yer karosu reçetesinde, Na içerikli feldspat oranı düşürülüp, marn ekleyerek ağırlıkça Fe2O3 ve toprak alkali oksitler arttırılarak bünye özellikleri incelenmiştir. Marn içeren bünyelerle birlikte standart bünyenin vitrifikasyon davranışı optik dilatometre cihazı kullanılarak değerlendirilmiştir. Yoğunlaşma davranışı He piknometresi ve diğer parametrelerle (çekme, su emme, mukavemet) analiz edilmiştir. Pişirimden sonra oluşan fazları analiz etmek için XRD, mikroyapı karakteristiklerini gözlemlemek için SEM kullanılmıştır. Elde edilen teknolojik özellikler değerlendirildiğinde, TS EN 14411 standardına göre duvar ve yer karosu formülasyonlarında alternatif hammadde olarak marnı kullanmak mümkündür. Duvar ve yer karosu çalışmalarında sıcaklık düşüşü sağladığı görülmektedir. Ayrıca hammadde maliyeti mermer ve sodyum feldspata göre daha düşüktür.Anahtar Kelimeler: Marn, vitrifikasyon, kompozisyon, teknolojik özellikler
Spodumen katkılı porselen karoların lekelenme davranışının incelenmesi
Porselen karo üretim sürecinin son aşaması olan parlatma aşaması düzgün ve parlak bir karo yüzeyi elde etmeye olanak sağlamaktadır. Ama bu aşama aynı zamanda karo yüzeyinden malzeme uzaklaşmasına neden olurken yüzeysel hatalarının ve kapalı porların da açığa çıkmasına yol açmaktadır. Sonuç olarak bu tip hatalar lekelenme direncinin kötüleşmesine neden olur. Porselen karoların performansının geliştirilebilmesi için yüzey mikroyapısının lekelenme direnci üzerine etkisinin iyi anlaşılması önem kazanmaktadır. Bu çalışmada, porselen karoların lekelenme direnci üzerine spodumen ilavesinin etkisinin araştırılması amaçlanmıştır. Bu amaç doğrultusunda ilk olarak standart bir porselen karo reçetesinde maksimum ağırlıkça % 4 spodumen sodyum feldispat yerine kullanılmıştır. Öte yandan kuvars ve camsı faz arasındaki termal genleşme katsayısındaki farklılık camsı fazın mikroskobik kalıntı basma gerilimlerine maruz kalmasına neden olur. Bu gerilimler neticesinde oluşan çatlaklar ve kuvars tanelerinin etrafında olan tane çıkmaları da bünyelerin lekelere karşı daha hassas olmalarına neden olmaktadır. Bu etkilerde göz önünde bulundurularak reçetelerden kuvars çıkarılmıştır. Elde edilen sonuçlar spodumen ilavesinin sinterleme esnasında düşük viskoziteli sıvı faz oluşturarak porların uzaklaşmasını sağladığını göstermiştir. Böylece yüksek yoğunluklu, yüksek mekanik mukavemetli ve daha yüksek lekelenme dirençli bünyeler elde edilmesi sağlanmıştır. Diğer bir yandan da bu tez çalışmasında alternatif bir ergitici olarak spodumenin kullanılması ile spodumen-kuvars ve spodumen-kil arasındaki reaksiyonlarla lityum alümina silikat fazlarının oluştuğu saptanmıştır. Tespit edilen bu yeni faz lekelenme direnci açısından önemli bir bakış açısı kazandırmıştır. Lekelenme direnci üzerine en önemli etkilerden biri olan kuvars tanelerinin etrafında oluşan aspekt oranı 4 den büyük mikro çatlakların bu yeni lityum alümina silikat fazları tarafından doldurularak en aza indirilebildiği gösterilmiştir.Anahtar Kelimeler: Lekelenme direnci, porselen karo, spodumen, kuvars içeriği, mikroyapı
Nikel esaslı süperalaşımların talaşlı işlenmesi için sialon esaslı kompozit malzemelerin geliştirilmesi
Süper alaşımların talaşlı imalatında kullanılan seramik esaslı malzemelerinbir alt grubu olan SiAlON seramiklerinin zorlu kesme koşullarına karşı direncininartırılabilmesi amacıyla SiC partikül takviyesi yapılmıştır. Bu amaçla % 50 α -% 50 β SiAlON içeren SiAlON malzemesine ağırlıkça % 10-17,5 ve 25oranlarında SiCp takviyesi yapılmış ve sonrasında elde edilen kompozitmalzemelerin sinterlenme davranışları, mekanik (sertlik ve tokluk) ve ısılözellikleri ve ayrıca en yaygın kullanılan nikel esaslı süper alaşımlardan bir tanesiolan Inconel 718 alaşımının işlenmesindeki aşınma davranışları mukayeseli olarakincelenmiştir. SiC takviye fazının tane boyutunun etkisinin belirlenmesi amacıyla25 m2/gr. yüzey alanına sahip SiCp ilavesi de denenmiştir. Elde edilen sinterlemesonuçlarına göre % 17,5 SiC ilavesinin bu sistem için tam yoğunluğun eldeedilebilmesi için maksimum ilave miktarı olduğu bulunmuştur. SiC taneboyutunun etkisi olmaksızın, ilave edilen SiC miktarıyla sertlik ve termaldifüzivite değerlerinde önemli artışlar kaydedilmiş, tokluk değerlerinde isedikkate alınabilir bir değişim gözlenmemiştir. Mekanik ve ısıl özellikler açısındanen üstün özelliklere sahip olan % 17,5 oranında SiC içeren malzemenin işlemesırasında aşınmaya karşı SiAlON matris malzemesinden daha dirençli olduğu,ticari olarak yaygın bir şekilde kullanılan Alümina-SiCv kesici ucuyla isekıyaslanabilir bir aşınma dayanımına sahip olduğu sonuçlarına varılmıştır.Anahtar kelimeler: Süperalaşımlar, Talaşlı işleme, Seramik kesici uçlar, SiCp-SiAlON kompozit malzemeleri, Mikroyapıi
Si3N4 esaslı kompozit malzemelerin elektriksel ve ısıl iletkenliklerinin geliştirilmesi
Bu doktora tezinin temel amacı, yalıtkan özelliğe sahip Si3N4 esaslı seramiklerin elektriksel iletkenliğinin arttırılarak fonksiyonel kullanım alanlarını genişletmektir. Bu amaçla çeşitli elektriksel iletkenlik teorileri ve segrege ağ yapısı yaklaşımı temel alınarak ekonomik olarak ucuz, kolay ve yenilikçi bir üretim prosesi geliştirilmiştir. Geleneksel partikül takviyeli kompozit yaklaşımından farklı olarak hacimce % 2,5 - 10 aralığında nano boyutta oksit (TiO2) ve oksit dışı (TiCN, SiC) tozlar ile küresel SiAlON esaslı granüller mekanik olarak kaplanmıştır. Elde edilen kompozit malzemeler ilave türüne göre Gaz basınçlı (GPS), spark plazma (SPS) ve basınçsız sinterleme metotları ile sinterlenmiştir. Nihai kompozitlerde ilave türüne bağlı olarak granül sınırlarında hacimce % 2,5 ilave miktarında bile, iletken bir ağ yapısı oluşturularak, kompozitlerin mekanik ve fiziksel diğer özellikleri kötüleştirilmeden, elektriksel iletkenlik sağlanmıştır. Üretilen kompozit malzemeler geleneksel yöntemlerle üretilen kompozitler ile karşılaştırılarak çalışmanın önemi vurgulanmıştır. Uygulanan proses ile sadece elektriksel iletkenlik özelliği değil yüksek ısıl yayınım değerleri de elde edilerek, prosesin farklı özelliklerin eldesinde başarı ile kullanılabileceği kanıtlanmıştır.
Sentetik hidroksiapatitin kemik porseleni bünyesinde kullanımı
Bu çalışmada farklı Ca/P oranına sahip (1,40, 1,45, 1,50, 1,67, 1,80, 2,07) hidroksiapatit tozları sentezlenmiş, bu tozların termal karakteristikleri incelenmiş ve standart kemik porseleni reçetesinde kemik külünün yerine kullanımı araştırılmıştır. Geliştirilen model reçeteye göre (% 25 Na-feldispat, % 25 Kaolen, % 50 Hidroksiapatit) kemik porseleni bünyeleri hazırlanmıştır. Bünyelere uygulanan testler ile 1230-1290 o C arasında farklı sinterleme sıcaklıklarında pişirimi gerçekleştirilen standart bünyenin ve hidroksiapatit içerikli bünyelerin su emme, yoğunluk, boyutça küçülme, renk değerleri saptanmış ve mikroyapıyı nasıl etkilediği belirlenmeye çalışılmıştır. Elde edilen verilerin ışığı altında sentezlenen hidroksiapatit tozlarının kemik porseleni bünyelerinde kemik külü yerine kullanılma kapasitesine sahip oldukları tespit edilmiş ve Ca/P: 1,50 mol oranına sahip hidroksiapatit tozu kullanılarak üretilen kemik porseleni bünyesinin ticari bünyenin özelliklerine sahip olduğu görülmüştür.
Karo sektöründe uygulanan metalik sırlar
Son dönemde güncel olan metalik sırlı ve baskılı karolar incelendiginde metalik özel baskı malzemeleri, granül ve özel sırların kullanıldıgı görülmektedir. Yapılan çalısmada talyan ve spanyol tedarikçilerin sır renk ve yüzeyleri referans alınmıstır. Demir, bakır ve kursun oksit kullanılarak alternatif reçeteler olusturulmustur. Tek pisirim karo üretim kosullarına uygun sırlar gelistirilmeye çalısılmıstır. Çalısma sonucunda referanslarda görülen metalik efekt biri mat, digeri parlak olmak üzere iki adet reçetede elde edilmistir. Tane dagılımı, ergime davranısı, termal analizleri, mikroyapıları, kimyasal analizleri, olusan kristaller, renk ve parlaklık degerleri incelenmis, reçete maliyetleri hesaplanmıstır. Kristal gelisiminin homojen olmaması, olusan kristallerin refraktif indisinin düsük olması veya kristal boyutunun uygun olmaması nedeniyle diger reçetelerde metalik efekt elde edilemedigi düsünülmüstür. Anahtar Kelimeler: Lüster, Metalik Sır, Çekirdeklenme, Kristal Gelisimi
Bor bileşiklerinin seramik döküm çamurlarında kullanımı
Dünya üzerinde rezerv olarak en fazla Türkiye'de bulunan borbileşiklerinin sanayide kullanımı çoğunlukla cam endüstrisinde olup, seramikalanında da kullanımı giderek artmaktadır.Bu çalışmada borik asit ve boraks pentahidrat gibi bor türevlerinin sofraeşyası ( tableware) bünyelerde çamur reolojisi ve sinterleme davranışına olanetkileri incelenmiştir. Bu amaçla standart bir reçeteye farklı oranlarda ( % 0,3 ve% 0,9 ) borik asit ve boraks pentahidrat ilave edilmiştir. Literatürde bor üzerineyapılan çalışmalarda borlu bileşiklerin çamur reolojisine olumsuz etkilerindenbahsedilmiştir. Bu çalışmada da çamur reolojisi incelenmiş ve optimum elektrolitmiktarları geleneksel yöntemlerle belirlenmiştir. Deneyler sonucunda borlubileşiklerin suda çözünme kabiliyetlerine ve çözünme sonucunda ortamaverdikleri iyonların cinsi ve miktarının reolojiye olan olumsuz etkilerigözlenmiştir. Ayrıca borlu reçetelerin sinterleme davranışları optik dilatometre ileincelenmiştir. Bor içeren bünyelerde sinterleme sürecinin daha erken başladığıgörülmüştür.AnahtarKelimeler:Seramik, bor, tableware (sofra eşyası), reoloji,sinterleme
Sert ve yumuşak porselenlerde pişirim sıcaklıkları ve sürelerinin düşürülmesi
Bu çalışmada sofra eşyası bünyelerinde spodumenin etkisi, sert porselen (yüksek sıcaklık), yumuşak porselen (düşük sıcaklık) ve düşük sıcaklık hızlı pişirim olmak üzere üç ana başlık altında incelenmiştir. Yüksek sıcaklık çalışmalarında, K-feldspatlı-kuvarslı, K-feldspatlı-alüminalı ve Na-feldspatlı-kuvarslı bünyeler oluşturulmuştur. Spodumen ilavesi ile maksimum Li2O miktarı % 0,5 olmasına rağmen sıvı faz oluşum sıcaklığının 10 ile 40 ? C arasında düştüğü, K-feldspatlı bünyelerin pişmiş mukavemet değerlerinin 100-250 kg/cm2 kadar arttığı gözlenmiştir. Geliştirilen reçeteler maliyet açısından değerlendirildiğinde ise spodumenin feldspata kıyasla yaklaşık 3,5 kat yüksek maliyeti sebebiyle pişirim sıcaklıklarındaki azalmaya rağmen toplam reçete maliyetinde bir artış olduğu görülmüştür. Elde edilen sonuçlar çevresel anlamda değerlendirildiğinde ise % 2 spodumenli (S2) bünyede pişirim sıcaklığının yaklaşık 15 ? C düşmesiyle toplam maliyetin % 7 artmasına karşın, tasarruf edilen yıllık CO2 emisyonunun 2,7 hektar ormanın bir yılda kullandığı CO2 miktarına eşit olduğu hesaplanmıştır. Düşük sıcaklık çalışmaları sonucunda geliştirilen reçeteler arasından seçilen bünyeden (DD6) üretim denemesi gerçekleştirilmiştir. Bu deneme sonucunda 11800C'de ve toplam 5,5 saat sürede pişebilen, krem renkli, ışık geçirgenliği yüksek, su emme değeri sıfır, TS 10850 Porselen Sofra Eşyası standardında yer alan ölçütleri karşılayan bir ürün elde edilmiştir. Düşük sıcaklık hızlı pişirim çalışmalarında ise spodumenin porselen karo hızlı pişirim koşullarında dahi vitrifikasyonu geliştirdiği gözlenmiştir. 1250 ? C'de toplam süre olarak 88 dakikada rulolu fırında pişirilen, şeffaflığı sert porselen bünyesinden daha yüksek olan bünyeler elde edilmiştir.