P2O5 katkısının LAS cam-seramik sistemi kristalizasyonuna etkilerinin incelenmesi
Investigation of the effects of P2O5 additive on LAS glass-ceramic system crystallization
Yazar: BÜNYAMİN ÖZTÜRK
Danışman: PROF. DR. FATİH ÇALIŞKAN
Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Cam-seramikler, Elektrik–elektronik–optik  gibi farklı sektörlerde ki değişim ile yeni veya birden fazla fonksiyon bulunduran ve modellenebilir ürünlere ihtiyaç duyulmasıyla ortaya çıkmış kristalizasyon ürünleridir. LAS (Li2O-Al2O3-SiO2) cam-seramikleri düşük genleşme katsayısı, mükemmel termal şok direnci, yüksek kimyasal dayanım ve estetik görünüme sahip malzemelerdir. Set üstü ocakları bilinen en yaygın ürün olup, teleskop camları ve yüksek sıcaklık fırın camları da LAS cam-seramikler ile yapılmaktadır. Cam Seramik üretimininin 2 ana süreci çekirdeklenme ve tane büyümesidir. P2O5 çekirdeklendirici oksitler arasında yer almaktadır ve cam sisteminde ki kütlece artışı çekirdeklenmenin artışına sebep olmaktadır.
Bu tez çalışmasında, LAS cam-seramik kompozisyonlarının üretimi ve artan oranlarda P2O5 ilavesi ile kristallenme davranışı ve termal genleşme katsayısına (TGK) etkileri incelenmiştir. Standart ve 3 farklı LAS cam-seramik kompozisyonlar hazırlanmıştır. Başlanığıç ağırlıkça % P2O5 oranı kademeli olarak artırılmış ve ağırlıkça % SiO2 oranı azaltılmıştır. Ergitme yöntemi ile cam elde edilmiş ve 3 farklı kristalizasyon sıcaklık-süre rejimi tasarlanarak cam-seramik numuneleri hazırlanmıştır.
XRD ile faz analizi, DSC ile ısıl özellikler ve SEM ile mikroyapı incelenmiştir. 
Elde edilen cam seramik kompozisyonlarının kristalizasyon sıcaklık artışına (840-880-920 °C) bağlı olarak genleşme değerleri incelendiğinde; S1 numunesinin genleşme değerinin 0.155 x 10-6 /°C 'dan 0.181 x 10-6 /°C'e , S2 numunesinin genleşme değerlerinin 0.297 x 10-6 /°C 'dan 0.322 x 10-6 /°C değerine yüklediği , S3 numunesinde ise genleşme değerinin 0.225 x 10-6 /°C 'dan 0.168 x 10-6 /°C değerine düştüğü gözlemlenmiştir.  S3 numunesinde ki çekirdeklendirici oranının fazlalığı ile Virjilit faz oluşumunun daha fazla olduğu, bunun da genleşme değerinin düşüşüne sebep olduğu anlaşılmaktadır.

Anahtar Kelimeler: Cam-seramikler, LAS, CTE, Virjilit, P2O5, Kristalizasyon, çekirdeklendirici

Abstract:
Glass-ceramics is the crystallization product that emerged with the need for modelable products with new or more than one function with the change in different sectors such as electrical-electronics-optics. LAS (Li2O-Al2O3-SiO2) glass-ceramics have very low thermal expansion coefficient (CTE), excellent thermal shock resistance, high chemical durability, and attractive aesthetics. Cooktop plates for kitchen stoves are the common products. They are also used in telescope mirrors and high-temperature furnace windows. In the production of Glass-ceramics, nucleation and grain growth must occur. P2O5 is one of the nucleating oxides and it is expected to increase nucleation in the system with increasing amounts.
This thesis investigated LAS glass-ceramic compositions' production and variation of crystallization behaviour and thermal expansion coefficient (CTE) with increasing P2O5 addition. Standard and 3 different LAS glass-ceramic compositions were prepared by increasing P2O5 % wt.  while SiO2 %wt.  decreased. The glass was obtained by melting process, and glass-ceramic samples were prepared by designing 3 different crystallization temperature-time cycles.
Phase analysis with XRD, thermal properties with DSC and microstructure with SEM were investigated.
When the CTE values were examined in terms of the increasing crystallization temperatures; It was observed that the S1 sample's CTE increased from 0.155 x 10-6 /°C to 0.181 x 10-6 /°C, S2 sample's CTE increased from 0.297 x 10-6 /°C to 0.322 x 10-6 /°C but S3 CTE decreased from 0.225 x 10-6 /°C to 0.168 x 10-6 /°C. It is understood that Virgilite phase formation is more with the excess of nuclei ratio in the S3 sample, which causes a decrease in the expansion value. 

Keywords: Glass-ceramics, LAS, CTE, Virgilite, crystallization, nuclei