Refrakter malzemeler için inovatif spinellerin üretilmesi ve refrakter tuğla özelliklerinin geliştirilmesi
Production of innovative spinels for refractory materials and  
improvement of refractory brick properties
Yazar: ÖZKAN KURUKAVAK
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA ERSAN PÜTÜN
Anadolu Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Seramik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2015
Konu: Seramik Mühendisliği = Ceramic Engineering

Özet:
Bu tezde, MgO esaslı kompozit refrakter malzemelerde elastikleştirici olarak kullanılan MgAl2O4 spinel malzemesinin yerine korozyon direnci daha yüksek yeni nesil spinel sentezi gerçekleştirilmiştir. Daha düşük sinterleme sıcaklığında 3,45 gr/cm3 yoğunluğa sahip MAT 5 kodlu spinel elde edilmiştir. Sentezlenen yeni nesil spinel malzemelerin yoğunluk, mukavemet elastik modül ve sertlik değerleri ölçülmüştür. MAT 0, MAT 5,  MAT 10 ve MAT 100 kodlu spinel malzemeler ağırlıkça %5, %10 %15, %20 ve %25 oranlarında MgO içerisine ilave edilerek üretilen numunelerin fiziksel özellikleri, mekaniksel özellikleri ve ısıl şok davranışları incelenmiştir. MAT 5 kodlu spinelin kullanıldığı ve kütlece %15 oranında MgO içerisine katkı edildiği kompozit malzemede en yüksek iş enerjisi değerine ulaşılmıştır, bu değer spinel katkısı içermeyen MgO'e göre 3,5 kat daha fazladır. Yüksek sıcaklıkta iyi refrakterlik özelliklerine ve düşük üretim maliyetine sahip MAT 0, MAT 5 ve MAT 10 spinel malzemeleri endüstriyel boyutta sentezlenmiştir. MAT 5 ve MAT 10 kodlu spinel malzemelerinin korozyon direncinin MgAl2O4 spinel malzemesine göre daha yüksek olduğu tespit edilmiştir. İthal edilen MgAl2O4 spinel malzemesi ile MAT 0, MAT 5 ve MAT 10 kodlu ürünler kullanılarak endüstriyel boyutta refrakter tuğlalar üretilmiştir. Bu tuğlaların fiziksel özellikleri, mekaniksel özellikleri, ısıl şok ve korozyon davranışları incelenerek kıyaslamalar yapılmıştır. MAT 5 kodlu spinel, ithal edilen spinel malzemesi ile benzer, hatta bazı durumlarda daha üstün özellikler göstermektedir. MAT 5 ve MAT 10 kodlu spinel malzemesi kullanılarak üretilen tuğlaların korozyon direncinde iyileşme sağlanmıştır. 

Anahtar Kelimeler: Refrakter, MgO, Spinel, İnovatif Spinel, Mekanik Özellikler, Isıl Stres/Şok Parametreleri, Korozyon

Abstract:
In this thesis, innovative spinel materials have been synthesized with the aim of using as an elastifier in MgO based composite refractory materials. These innovative spinel materials exhibit higher corrosion resistance than MgAl2O4 spinel. MAT 5 coded spinel, which has 3.45 gr/cm3 density, was produced at lower sintering temperature Density, strength, modulus of elasticity and hardness of the innovative spinel materials were determined. Physical properties, mechanical properties and thermal shock behavior of different compositions obtained from the additions of 5, 10, 15, 20 and 25 percent by weight (wt %) of MAT 0, MAT 5, MAT 10 and MAT 100 coded spinel materials into the MgO refractories, have been examined. The highest work of fracture was achieved by addition of 15 % (wt.) MAT 5 coded innovative spinel, this value is more than 3,5 times according to pure MgO. MAT 0, MAT 5 and MAT 10 coded spinel materials, which have good refractory properties under high temperatures and low production cost, was produced on industrial scale. MAT 5 and MAT 10 coded spinels have higher corrosion resistance than MgAl2O4 spinel. Refractory bricks were produced by using four different spinel materials, including imported MgAl2O4, MAT 0, MAT 5 and MAT 10 on industrial scale. Physical properties, mechanical properties, thermal shock and corrosion behaviors have been examined. MAT 5 coded spinel has shown similar properties to the imported spinel material, and even shows superior properties in some cases. Bricks, which were produced by using MAT 5 and MAT 10 coded spinel materials showed higher corrosion resistance than others.

Keywords: Refractory, MgO, Spinel, Innovative spinel, Mechanical Properties, Thermal Stress / Shock Parameters, Corrosion