SnO2 ilavesiyle MgO-MgAl2O4 kompozit refrakterlerin mekanik özelliklerinin, ısıl şok ve korozyon davranışlarının araştırılması
Investigation of mechanical properties, thermal shock and corrosion behaviours of MgO-MgAl2O4 composite refractories with the incorporation of SnO2
Yazar: UĞUR PINAR
Danışman: DOÇ. DR. CEMAİL AKSEL
Anadolu Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Seramik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Seramik Mühendisliği = Ceramic Engineering

Özet:
SnO2'in değişik oranlarda MgO-spinel'e ilavesiyle elde edilen farklı kompozisyonlardaki kompozit refrakter malzemelerin mekanik özellikleri, ısıl şok ve korozyon davranışları incelenerek, meydana gelen değişiklikler tespit edilmiştir ve bu faktörleri etkileyen parametreler araştırılmıştır. Farklı kompozisyonlarda üretilen refrakterlerin; yoğunluk, mukavemet, elastik modül, kırılma tokluğu, kırılma yüzey enerjisi, iş enerjisi, kritik hata boyutu ve ortalama MgO tane boyutu verileri ölçülerek değerlendirilmiştir. Ayrıca; MgO-spinel'e SnO2 ilavesiyle yeni faz oluşumu ve meydana gelen mikroyapısal değişiklikler: XRD ölçümleri ve SEM analizleri ile tespit edilmiştir. Farklı kompozisyonların mekanik özellikleri ile yapısal değişimleri arasındaki ilişkiler tespit edilmiştir. Refrakter malzemelerin yüksek sıcaklık performansını tespit etmek için kullanılan ısıl stres/şok parametreleri (R, R''', R'''', Rst) ve ?WOF/?S oranları hesaplanmıştır. 500 °C ve 1000 °C'lerde test edilen numunelerin ısıl şok davranışları incelenmiştir ve ölçülen mekanik özelliklerin değerlendirilmesiyle yüksek ısıl şok direnci gösteren kompozisyonlar belirlenmiştir. Ayrıca; korozyon testleri yapılan refrakterlerde korozyona uğrayan bölgelerin: i) penetrasyon, ii) derinlik,iii) genişlik ve iv) yayılma alanları ölçülerek korozyon dirençleri belirlenmiştir. Yüksek performans gösteren optimum kompozisyonlar tespit edilmiştir. SnO2'in MgO-spinel'e ilavesiyle refrakter malzemelerin mekanik özelliklerinde, ısıl şok ve korozyon dirençlerinde önemli ölçüde iyileşmeler sağlanmıştır.Anahtar Kelimeler: MgO, Spinel, SnO2, Kompozit, Refrakter, Mekanik Özellikler, Isıl Stres/Şok Parametreleri, Isıl Şok, Korozyon.

Abstract:
With the incorporation of SnO2 into the MgO-spinel; mechanical properties, thermal shock and corrosion behaviours of composite refractory materials at different compositions have been examined, the variations occurred have been determined, and the parameters affecting those factors have been investigated. The density, strength, Young?s modulus, fracture toughness, fracture surface energy, work of fracture, critical defect size and mean MgO grain size values of the refractories produced at various compositions were measured and evaluated. In addition; the formation of new phase and the microstructural changes formed with the addition of SnO2 into MgO-spinel using XRD measurements and SEM analysis have been determined. The relationships between mechanical properties and structural variations for different compositions have been identified. Thermal stress/shock parameters (R, R''', R'''', Rst) and ?WOF/?S ratios that are used for determining high temperature performance of refractory materials were calculated. Thermal shock behaviour of the samples tested at 500 °C and 1000 °C has been examined and the compositions showing high thermal shock resistance have been determined by evaluating the measured mechanical properties. Furthermore; corrosion resistance has been determined by measuring:i) penetration, ii) depth, iii) width and iv) spreading areas of the corroded regions of refractories tested. The optimum compositions showing a high performance have been identified. The addition of SnO2 into MgO-spinel has improved the mechanical properties, thermal shock and corrosion resistance of refractories markedly.Keywords: MgO, Spinel, SnO2, Composite, Refractory, Mechanical Properties,Thermal Stress/Shock Parameters, Thermal Shock, Corrosion.