Zrsio4-zro2-y2o3 ilaveli mgo-mgal2o4 ile mgo-feal2o4 kompozit refrakter malzemelerin mekanik özellikleri, ısıl şok ve korozyon davranışları
Mechanical properties, thermal shock and corrosion behaviors of mgo-mgal2o4 and mgo-feal2o4 composite refractory materials incorporated by zrsio4-zro2-y2o3
Yazar: TUBA AKSOY
Danışman: DOÇ. DR. CEMAİL AKSEL
Anadolu Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Seramik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2012
Konu: Seramik Mühendisliği = Ceramic Engineering

Özet:
Yeni kompozit refrakter malzemeler: i) MgO-MgAl2O4'e değişen oranlarda ZrSiO4+Y2O3, ZrO2+Y2O3 ve hersinit ilaveleriyle; ve ayrıca ii) MgO-Hersinit'e farklı oranlarda spinel (MgAl2O4) ve zirkon (ZrSiO4) katkılarının ilave edilmesiyle üretilmiştir. Üretilen bu malzemelerin mekanik özellikleri, 500 °C ile 1000 °C'lerde ısıl şok direnci ve korozyon davranışları incelenmiş ve bu özellikleri etkileyen parametreler araştırılmıştır. Yoğunluk, relatif yoğunluk, açık gözenek, mukavemet, elastik modül, kırılma tokluğu, kırılma yüzey enerjisi, iş enerjisi, kritik hata boyutu, ortalama MgO tane boyutu değerleri ölçülmüştür, ve ısıl stres/şok parametreleri R, R''', R'''', Rst) ile ?WOF/?S oranları hesaplanmıştır. Korozyon testleri yapıldıktan sonra; kompozit refrakter malzemelerin penetrasyon mesafeleri ve yayılma alanları ölçülerek, korozyon dirençleri tespit edilmiştir. Ayrıca; yeni fazların oluşumları ve meydana gelen mikroyapısal değişiklikler, XRD ölçümleri ve SEM analizleri ile belirlenmiştir. i) MgO-MgAl2O4'e ZrSiO4+Y2O3, ZrO2+Y2O3 ve hersinit ilaveleriyle ve ii) MgO-hersinite spinel ve zirkon ilaveleriyle elde edilen malzemelerin: mekanik özelliklerinde, ısıl şok ve korozyon dirençlerinde önemli derecede iyileşmeler sağlanmıştır. Endüstriyel uygulamalarda servis ömrü daha uzun olabilecek yeni kompozit refrakter malzemelere ilave edilen bileşenlerin optimum miktarları tespit edilmiştir.

Abstract:
New composite refractory materials were produced by incorporating i) ZrSiO4+Y2O3, ZrO2+Y2O3 and hercynite at different ratios into MgO-MgAl2O4, and additionally ii) spinel (MgAl2O4) and zircon (ZrSiO4) at various ratios intoMgO-hercynite. The mechanical properties, thermal shock resistance at 500 °C and 1000 °C and corrosion behaviors of those materials produced were examined and the parameters affecting these features were investigated. The values of density, relative density, open porosity, strength, elastic modulus, fracture toughness, fracture surface energy, work of fracture, the critical flaw size and the average grain size of MgO were measured, and the thermal stress/shock parameters (R, R???, R????, Rst) and ?WOF/?S ratios were calculated. After performing corrosion tests, the corrosion resistance of composite refractory materials were determined by measuring the penetration distances and spreading areas. In addition, the formation of new phases and the microstructural changes occurred were determined by XRD measurements and SEM analyses. Mechanical properties, thermal shock resistance and corrosion resistance of materials obtained by incorporating: i) ZrSiO4+Y2O3, ZrO2+Y2O3 and hercynite into MgO-MgAl2O4, and ii) spinel and zircon into MgO-hercynite were improved significantly. The optimum amounts of constituents incorporated into new composite refractory materials used for obtaining longer service life in industrial applications were determined.