Manyezit atığı–kuars–G. kaolen–alümina seramik sisteminin mikroyapısal özelliklerine Bi2O3 ve TiO2 katkılarının etkisi

Mevcut tez çalışmasında, doğal hammaddelerden ve atık malzemelerden MgO- Al2O3-SiO2 (MAS) esaslı cam seramiklerin üretilmesi ve elde edilen MAS cam-seramiklerine Bi2O3 ilavesi ile mikroyapısal ve yapısal özelliklerinin incelenmesi amaçlanmıştır. Çalışmada TiO2 çekirdeklendirici olarak kullanılmıştır. Ayrıca ileri teknoloji seramik olan MAS cam-seramiklerinin geri dönüşümün önem kazandığı günlerde atık malzemeden üretilecek olması bu çalışmaya özgünlük kazandırmaktadır. Bu amaç doğrultusunda; temel bileşim %20 Kuvars, %35 Magnezit Atığı, %25 Kaolen, %20 Alümina olup; bu hammadde ve atıklara, ağ. %0 , %2,5, %5 ve %10 oranlarında Bi2O3 ve %8 oranında TiO2 harici eklenerek 4 farklı kompozisyon reçeteleri hazırlanmıştır. Deneysel kısımda stokiometrik dengeyi veren reçeteler MAS (magnezyum alümina silikat) üçlü denge diyagramından bulunmuştur. Hassas olarak tartımları yapılan karışımlar 1 saat bilyeli değirmende karıştırma, 24 saat 110oC etüvde kurutma, 1500oC'de 2 saat cam ergitme, grafit kalıba döküm ve ardından 600oC'de 1 saat boyunca tavlama işlemine maruz bırakılmıştır. Üretilen MAS esaslı camlara; kırma-öğütme ve eleme işlemleri sonrası faz analizinin yapılması için XRD analizi, termal özelliklerinin belirlenmesi için DTA ve mikroyapısal özelliklerinin belirlenmesi için SEM analizleri uygulanmıştır. Üretilen camlar, 1100 oC, 1150 oC, 1200 oC ve 1250'de 1, 3, 5 ve 10 saat olmak üzere ısıl işlemden geçirilerek MAS cam-seramikler elde edilmiş olup; XRD, SEM, sertlik ve bulk yoğunlukları hesaplanmıştır. İncelenen MAS sisteminde oluşan kordiyerit fazının kristalleşmesi için gerekli olan aktivasyon enerjisini hesaplamak için; farklı ısıtma hızlarında gerçekleştirilen DTA analizlerine tabi tutulan camların kristalleşme mekanizması incelenmiştir. Sonuçlar, bu sistem için baskın kristalizasyon mekanizmasının bulk kristalleşme olduğunu göstermektedir. Cam matristen kristal fazların oluşumu için ortalama kristallenme ve viskoz akış aktivasyon enerjisi değerlerinin Bi2O3 katkısız için sırasıyla 410 ve 390 kJ mol-1 olduğu ölçülmüştür. Bi2O3'in ilave edilen oranı artıkça kristallenme için gerekli olan aktivasyon enerjisi değerinin düştüğü gözlenmiştir. Kristalizasyon aktivasyon enerjileri %2.5, %5 ve 10% Bi2O3 ilavesi olan bileşimlerde sırası ile; 336 ± 4, 218 ± 1 ve 170 ± 3 kJ mol-1 olarak hesaplanmıştır. Bunun yanı sıra viskoz akış değerlerinin %2.5, %5 ve 10% Bi2O3 ilavesi olan karışımlarda 377 ± 2, 403± 7 ve 407± 21 kJ mol-1 olarak ölçülmüştür. Anahtar kelimeler: MAS cam-seramikler, Bi2O3, Kristalizasyon kinetiği, Endüstriyel atıklar