Yüksek sıcaklığa dayanıklı bor katkılı kordiyerit seramiklerinin geliştirilmesi
Development of high temperature resistant boron added cordierite ceramics
Yazar: UĞUR DOYAL
Danışman: PROF. DR. HASAN GÖÇMEZ
Kütahya Dumlupınar Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Seramik Mühendisliği = Ceramic Engineering
Dizin: Bor = Boron ; Değerli taşlar = Gemstones ; Kolemanit = Colemanite ; Seramikler = Ceramics ; Sinterleme = Sintering

Özet:
Kordiyerit esaslı seramikler sahip oldukları düşük ısıl genleşme katsayısı, yüksek özdirenç ve düşük dielektrik katsayısından dolayı önemli uygulama alanları bulunmaktadır.  Bu çalışmada kolemanit kullanılarak kordiyerit reçetelerin geliştirilmesi, kordiyerit seramiklerin 1000 – 1100 - 1200 ºC sinterleme sıcaklıklarında, elde edilmesi ve minimum enerji tüketimi ile üretilebilirliğinin sağlanması hedeflenmiştir.  Aynı zamanda, referans kordiyerit reçetesinde bor katkısı olarak kolomanit'in farklı sıcaklıklarda kordiyerit seramiğin özelliklerine etkisi incelenmiştir.
Numunelerin faz analizi, mikro yapısı ve termal ısıl genleşme katsayıları sırasıyla XRD, SEM ve Dilatometre yöntemleri ile incelenmiştir ve ısı karşısında davranışları DTA/TGA yöntemleri ile belirlenmiştir. Test numunelerin fiziksel özellikler Üç Nokta Eğme ve Su Emme testleri ile karakterize edilmiştir.  
Elde edilen bulgular sonucunda mukavemetin sıcaklığın ve kolemanit oranının artmasına bağlı olarak düştüğü, pişme küçülmelerinin %3 ve %5 oranları için sıcaklıkla beraber arttığı fakat belli sıcaklığa ulaşıldığında düştüğü görülmüştür. Diğer fiziksel özellik olan su emme değerlerinde de artan kolemanit miktarına bağlı olarak su emme artarken sıcaklığın artması ile düşüş göstermiştir.     Yapılan çalışmalar sonucunda %1 oranında bor katkısının sinterleme sıcaklığını önemli derecede azaltarak enerji tasarrufu konusunda katkı sağlayacağı anlaşılmıştır.

Anahtar Kelimeler: Bor, Kolemanit, Kordiyerit, Seramik, Sinterleme

Abstract:
Cordierite-based ceramics use in critical applications due to their low coefficient of thermal expansion, high resistivity and low dielectric coefficient. This study aimed to develop cordierite recipes using colemanite and obtain cordierite ceramics at 1000 – 1100 - 1200 ºC sintering temperatures and ensure their manufacturability with minimum energy consumption. The effect of colemanite as a boron additive was investigated in the reference cordierite recipe on the properties of cordierite ceramics at various temperatures. 
Phase analysis, microstructure and thermal expansion coefficients of the samples were investigated by XRD, SEM and Dilatometer methods, respectively, and their behavior against heat was determined by DTA/TGA methods. The physical properties of the test samples were characterized by Three-Point Bending and Water Absorption tests. 
As a result of the findings, it was seen that the strength decreased with the increase in temperature with colemanite ratio, the firing shrinkage for 3% and 5% ratios increased at increasing temperatures, but decreased with increasing temperature. The water absorption values, which are other physical properties, also increased due to the increasing amount of colemanite, while it decreased with the increase in temperature. When the results were examined, it was concluded that the 1% boron additive would significantly reduce the crystallization temperature of the materials in the cordierite stoichiometry and provide a significant benefit in energy saving.

Keywords: Boron, Colemanite, Cordierite, Ceramic, Sintering