Cam üretiminde kullanılan toprak alkali oksit miktarının değiştirilerek kristallenme sıcaklığının optimize edilmesi
Optimizing the crystallization temperature by changing the amount of earth alkali oxide used in glass production
Yazar: TAYGUN AKAR
Danışman: PROF. DR. ERDEM ATAR
Gebze Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Cam Bilimi ve Teknolojisi Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Cam üretiminde enerji tasarrufu sağlamak amacıyla yeni kompozisyonlar geliştirilmek istendiğinde; yeni kompozisyonun mevcut ticari kompozisyona kıyasla daha düşük operasyon sıcaklıklarına sahip olması, daha az enerji ihtiyacı
gerektirmesi ve kristallenmeye karşı dirençli olması gerekmektedir. Bu nedenle cam kompozisyonu içeriğinde bulunan oksitler incelenmeli ve belirtilen parametreler üzerindeki etkileri belirlenmelidir. Bu tez çalışması kapsamında, eriyik camın uzun süreler yüksek sıcaklıkta bekletilmesini gerektiren ve bu nedenle kristal oluşumu (devitrifikasyon) ile
karşılaşılma ihtimalinin her zaman olduğu düzcam üretimi için en düşük kristallenme sıcaklığına sahip cam kompozisyonun belirlenmesi hedeflenmiştir. Birbirini takip eden üç grup çalışmasının ilk aşamasında cam numunelerine ait kristallenme sıcaklığı ölçüm işlemleri gerçekleştirilmiş ve farklı ∑CaO+MgO miktarı (ağ. % 11, 12, 13 ve 14) içeren seriler içerisinde en düşük kristallenme sıcaklığının ölçüldüğü CaO/MgO oranı (1.95) belirlenmiştir. İkinci aşamada belirlenen cam numuneleri içerisinde oluşan kristallere ait fazlarının belirlenmesi amacıyla öncelikle optik mikroskop ile makro görüntüleme işlemi sonrasında da taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanılarak mikro yapı görüntülemeleri gerçekleştirilmiştir. Devamında enerji dağılımlı spektroskopi (EDS) ile kimyasal içerikleri belirlenen kristalin yapıların faz tanımlaması üçlü faz diyagramları kullanılarak yapılmıştır. Sonuçlar değerlendirildiğinde, ∑CaO+MgO miktarının 13 ve CaO/MgO oranının 1.95 olduğu cam kompozisyonu; kristallenme sıcaklığı, yüksek sıcaklık viskozite log ɳ:2 değerindeki ve içeriğinde oluşan kristalin çözünmesi için gerekli sıcaklık açısından karşılaştırıldığında ön plana çıktığı belirlenmiştir.

Anahtar Kelimeler: Soda Kireç Silika (SKS), Düz Cam, Toprak Alkali Oksitler, Kristallenme Sıcaklığı, Devitrifikasyon

Abstract:
If it is desired to develop new compositions for energy saving in glass production; the new composition should have lower operating temperatures, require less energy, and be crystallization resistant compared to the existing commercial
composition. For this reason, the oxides in the glass composition should be studied and their effects on the specified parameters determined. The aim of this work is to determine the glass composition with the lowest crystallization temperature for the production of flat glass, where the molten glass must be kept at a high temperature for a long time and therefore there is always the possibility of crystal formation (devitrification). In the first stage of three consecutive group studies, the crystallization temperature measurements of the glass samples were carried out and the CaO/MgO ratio (1.95 wt%) in which the lowest crystallization temperature was measured among the series containing different amounts of ∑CaO+MgO (11, 12, 13 and 14 wt%) was determined. In the second step, in order to determine the phases of the crystals formed in the glass samples, first of all, microstructure imaging was performed using an optical microscope for macro images, and then scanning electron microscope for micro images (SEM). Subsequently, phase
identification of crystalline structures whose chemical contents were determined by energy dispersive spectroscopy (EDS) was done using ternary phase diagrams. When the results are evaluated, the glass composition in which ∑CaO+MgO amount is 13 and the CaO/MgO ratio is 1.95; crystallization temperature, high temperature viscosity log ɳ:2 and the content of the crystal is determined to stand out in terms of the temperature required for dissolving.

Key Words: Soda lime silica glasses, Flat glass, Earth Alkaline Oxides, Liquidus Temperature, Devitrification