SiAlON katkılı alumına esaslı dökülebilir refrakterlerin geliştirilmesi
Development of SiAlON doped alumina based castable refractories
Yazar: SELÇUK BULUT YAZAN
Danışman: PROF. DR. SERDAR ÖZGEN
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Seramik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Refrakter = Refractory ; Silisyum nitrür = Silicon nitride

Özet:
Refrakter endüstrisinde meydana gelen hızlı değişimlere paralel olarak dökülebilir refrakterlerin kullanım alanında da büyük bir artış olmuştur.Tuğla refrakterlere göre daha iyi malzeme özellikleri, üretiminin kolay olması ve daha ekonomik olmasından dolayı dökülebilir refrakterlerin kullanım alanları artmıştır. Dökülebilir refrakterlerin geliştirilmesi için kullanılan katkı malzemelerinin araştırmaları gün geçtikçe önem kazanmaktadır.Nitrür bazlı yüksek teknoloji seramiklerin uygulanma alanlarının artmasıyla Sialon, silisyum nitrür, aluminyum nitrür ve titanyum nitrür gibi yapısal seramiklere ilgide bir artış olduğu gözlenmektedir. Si3N4'ün Al2O3 ve diğer oksit ve nitrürlerle alaşımlandırılmasından oluşan katı eriyik olarak adlandırılan SiAlON ise bunların içinde daha fazla önem kazanmaktadır. Eriyik metal ile cüruf korozyonuna ve alkalilere karşı az ıslanabilirliği sayesinde gelişen direnci sayesinde refrakter malzemelerde fiziksel ve kimyasal özelliklerinde gelişmeler beklenmektedir.Bu çalışmada; metalik silisyum tozunun nitrürlenmesi yöntemiyle sentezlenen Si3N4 tozunun, reaktif Al2O3 ile azot atmosferinde reaksiyon sinterlenmesi sonucu sentezlenen Korundum-SiAlON yapısının, refrakter malzemeye belli oranlarda SiAlON ilavesi ile sinterleme koşulları ve malzeme özellikleri üzerindeki etkileri araştırılmıştır. SiAlON tozu, alumina esaslı dökülebilir refrakter reçete içerisine belirli oranlarda katılmış, bağlayıcı olarak çimento kullanılmıştır. Çalışılan dökülebilir malzemelerin mikroyapısal, fiziksel ve kimyasal özellikleri; piknometre, x-ışını difraktometresi, taramalı elektron mikroskobu, termal analiz, soğukta basma mukavemet ve cüruf testi ile belirlenmiştir. Dökülebilir refrakter malzeme özelliklerindeki gelişmeler analiz edilmiş ve SiAlON katkısı araştırılmıştır.Sonuç olarak, reaksiyon-sinterlemesi yöntemiyle optimum sentezlenme koşulları belirlenerek sentezlenen SiAlON tozunun belirli oranlarda dökülebilir refrakter reçetesine katkı olarak konularak malzeme üzerindeki etkileri analiz edilmiştir. Çalışmalar sonucu numunelere yapılan test sonuçları SiAlON katkısı bulunmayan numunelerle karşılaştırmaları yapılmıştır.

Abstract:
Usage and the consumption of the castables were increased by the developments of the refractory.According to,brick refractories,due to its preferable material properties ,rapid usage and more economic increase the importance of the castables refractories .The doped material which is used to development of catables refractories come into prominence day by day.Increasing interest in nitride, sialons, aluminium and titanium nitride has been observed. Sialons, being the solid solutions of Al2O3 in Si3N4 are becoming more and more popular. Limited wettability of Sialons by molten metals and their resistance to corrosion by slag and alkalies is the reason for growing interest in the applications as a companent of refractory material formulations for metallurgy.In this study, Si3N4 powder is obtained by the nitration of metalic silicon powder.The structure of SiAlON, which synthesized eventually sintering of Si3N4 and reactive Al2O3 powders , is added inside the refractory material and research to act on sintering parameter and properties of material. The SiAlON was added to alumina based castable refractories in certain amounts (wt.%), cement was used as the binder. Microstructural, physical and chemical properties of the studied castables were examined by Appearing Porosity, Bulk Density, Cold Crushing Strength, X-ray difractometer and slag tests. The improvement of properties in castables were analysed and SiAlON additions are tried to be optimised.Consequently, The SiAlON powder ,which synthesized by the method of reaction-sintering, was added into alumina based castable refractories in certain amounts as additives and analysed the effect on the material. The end of studying test results comprasion without the contribution of SiAlON.