Lityum aluminosilikat cam-seramiklerinin yeni nesil kimyasal temperleme yöntemi ile güçlendirilmesi
Strengthening of lithium aluminosilicate glass-ceramics by new generation chemical tempering method
Yazar: GÖZDE ÇAĞIRMAN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. EMRAH DÖLEKÇEKİÇ
Eskişehir Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Bilim ve Teknoloji = Science and Technology ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Güçlendirme = Strengthening ; Seramik malzemeleri = Ceramic materials ; Tavlama = Annealing ; İyon değişimi = Ion exchange

Özet:
Kimyasal temperleme, yüksek sıcaklıkta, malzeme ve malzemenin içinde bulunduğu solüsyon arasında gerçekleşen iyon değişimi ile malzemenin yüzeyinin kompozisyonu değiştirilerek, malzemenin içine kıyasla basma gerilmesi yaratılan bir güçlendirme yöntemidir. Cam ve cam-seramik malzemelere uygulanabilen bu yöntem ile ısıl temperlemeye kıyasla daha ince camlara, daha kompleks şekilli ürünlere, daha yüksek mukavemet değerleri kazandırılır. Bu çalışmada, balistik uygulamalarda kullanılmak üzere, hafiflik ve yüksek mukavemet gibi isterlerin karşılanabileceğinden dolayı lityum
aluminosilikat cam-seramik malzemesine yeni nesil olan kimyasal temperleme yöntemi ile mukavemet kazandırma amaçlanmıştır. Solüsyon içeriği, temperleme sıcaklığı ve süresinin mekanik, optik ve kimyasal özelliklere etkisi incelenmiştir. 600°C, 650°C ve 700°C sıcaklıklarda, 1 gün, 2 gün ve 3 gün temperlenen numunelerde artan sıcaklık ve süre ile numune yüzeyine penetrasyon derinliğinin artmasıyla birlikte yüzeyde basma gerilmesi yaratılarak mekanik özellikler 5 kata kadar iyileştirilmiştir, fakat temperleme parametrelerinin daha da artmasıyla çeşitli sebeplerden dolayı mekanik ve optik özellikler olumsuz etkilenmiştir. Bu çalışmalara ek olarak bazı numunelerin yüzeyinin zımparalanması ile optik özelliklerin ve mukavemetin iyileştirildiği ve balistik uygulamalar için kullanıma uygun olduğu görülmüştür.

Abstract:
Chemical tempering is a strengthening method in which compressive stress is created on the surface compared to the inside of the material by changing the composition of the material's surface with the ion exchange between the material and the solution in which the material is present at high temperature. With this method, which can be applied to glass and glass-ceramic materials, thinner glasses and more complex shaped products are gained higher strength values compared to thermal tempering. In this study, it is aimed to strengthen the lithium aluminosilicate glass-ceramic material with the new generation chemical tempering method, since it can meet the requirements such as lightness and high strength to be used in ballistic applications. Chemical tempering solutions with different contents and heat treatment parameters effects on mechanical properties, optical
properties and chemical properties were investigated. With increasing temperature and time parameters which are 600°C, 650°C and 700°C for 1 day, 2 days and 3 days, depth of penetration of ions to the sample surface increases and it has been observed that the mechanical properties improved up to 5 times, however further increasing of the tempering parameters have negative effects on mechanical and optical properties due to various reasons. In addition to these studies, it has been observed that the optical properties and strength of some samples are improved by grinding the surface of the samples and are suitable for ballistic applications.