Dökme demir atıklarından elde edilen kompozit malzemelerin farklı sinterleme yöntemleri kullanılarak mekanik özelliklere etkisinin incelenmesi

Sinterleme günümüz teknolojisinde seramik, porselen ve ileri teknoloji seramik çalışmalarında oldukça çok kullanılan bir tekniktir. Son 15 yılda geleneksel sinterleme (GS) işlemi yerini daha farklı teknolojilere bırakmıştır. Bu teknolojilerin en önemli ve bu çalışmada kullanılanı flaş sinterlemedir (FS). FS ile sinterlenen malzemeler sıcaklık, süre, enerji, maliyet başta olmak üzere çevre kirliliği ve insan sağlığı göz önüne alınarak yapılmış çalışmalardır. Konya bölgesinde 2023 yılı ikinci çeyreğinde bulunan dökümhanelerin sayısının 300 olduğu ancak her geçen gün arttığı bilinmektedir. Dökümhanelerden çıkan atıklar üretilen malzemelerin içeriğine göre çeşitlilik göstermektedir. Konya sanayisinin özellikle demir-çelik ve alüminyum sektörüne hitap eden ürünler üretmektedir. Bu üretimlerden artık kalan oldukça çok miktarda metal oksit içerikli metal atıkları dökümhanelerde yığın halinde biriktirilmekte ancak değerlendirilme kapsamı ise oldukça kısıtlıdır. Bu sebeple, bu tez çalışmasında, çevreye zarar verecek olan döküm atıklarının değerlendirilmesi ile çevreye bir kazanım ve bir ürün geliştirme potansiyeli araştırılmıştır. Çalışmada dökme demir cüruf atıkları (DDCA) toz formunda kullanılarak köpek kemiği şeklindeki kalıplarda, yeni sinterleme yöntemi olan FS ile sinterlenmiştir. Bu yöntem ile geleneksel olarak yapılan sinterleme işlemi sonuçları fiziksel, kimyasal ve mekanik dayanımı açısından değerlendirilmiştir. FS yöntemi ile üretilen malzemelerin daha düşük sıcaklıklarda ve kısa sürede gerçekleştirilerek enerji tasarrufu da sağlanmıştır. Kullanılan bu metotta numune üzerine uygulanan elektrik alan ve sıcaklık sayesinde atomlar arası boşlukların daraldığı gözlenmiştir. FS deneyleri, 20, 25 ve 30 V/mm elektrik alan altında gerçekleştirilmiştir. Sinterlenen malzemelerin fiziksel, kimyasal ve mekanik testleri (3-nokta eğme ve sertlik) yapılmıştır. Bu verilerden elde edilen deneysel sonuçlar ise 1000 ºC'de sinterlenen DDCA'nın 20V/mm elektrik alan içerisinde FS ile 517 ºC'de 15 s içerisinde gerçekleşebildiğini ve en iyi mekanik dayanımları da gösterdiği kanıtlanmıştır. 30 V/mm elektrik alan altında tüm FS işlemleri daha düşük sıcaklıklarda (474 ºC) gerçekleşmesine rağmen mekanik özellikleri daha düşük olduğu gösterilmiştir. Bu sebeple, DDCA'larından elde edilen bu ürünün yer ve duvar karolarında kullanılabileceği ISO 10545 standartlarına göre mekanik dayanımlarının 20 V/mm elektrik alan altında FS ile diğer tüm sinterleme işlemlerinden daha iyi dayanımlara sahip olduğu kanıtlanmıştır.