Alümina, zıirkonya ve alumina-zirkonya kompozit malzeme üretimi, karakterizasyonu ve etkin difüzyon sabitinin bulunması
Production, characterization and calculating effective diffusion constant of alumina, zirconia and alumina-zirconia composite material
Yazar: DEMET ESERCİ
Danışman: PROF. DR. H. CANAN CABBAR
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2007
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Teknolojik gelismeler nedeniyle daha üstün özellikli malzemelere ihtiyaçduyuldugundan son yıllarda kompozit malzeme üretimi üzerine çalısmalaryogunluk kazanmıstır. ki veya daha fazla farklı malzemenin bir arayagelmesiyle olusturulan daha üstün özellikli malzemeye kompozit malzeme denir.Bu çalısmada, sol-jel yöntemiyle Al2O3, kimyasal çöktürme yöntemiyle ZrO2 veaynı yöntemler kullanılarak % 50 ZrO2 takviyeli Al2O3 kompozit malzemeüretilmis, üretilen malzemeler 700 oC kalsine edilerek karakterizasyonlarıyapılmıs ve tek tablet moment teknigi ile He ve H2 gazının etkin difüzyonsabitleri bulunmustur. Ayrıca H2 gazının adsorpsiyon denge sabitibulunmustur.Karakterizasyon çalısmalarında üretilen malzemelerin faz yapısını belirlemekamacıyla XRD, termal kararlılıgını belirlemek amacıyla DSC destekli TGA,yüzey morfolojisini belirlemek amacıyla SEM, yogunlugunu bulmak içinse Hepiknometre cihazı kullanılmıstır. Difüzyon deneyleri için gözeneklilik ve yüzeyalanı önemli bir parametredir. Bunları belirlemek için soptometre cihazındaBET metodu kullanılarak yüzey alanları bulunmustur. Buna göre; Al2O3 yüzeyalanı 52,55 m2/g, ZrO2 9,5 m2/g, kompozit malzemenin ise 126,5 m2/gbulunmustur.Tek tablet moment yöntemiyle etkin difüzyon sabitini belirlemek için her birmalzemeden iki farklı uzunlukta tablet basılmıstır. Basılan tablet Wicke-Kallenbach tipi difüzyon hücresine konulduktan sonra gaz kromotograficihazına yerlestirilmistir. Deneyler 1 atm basınç, 25 oC sıcaklıkta yapılmıstır.Tasıyıcı gaz olarak N2, izleyici gaz olarakta He ve H2 kullanılmıstır. Deneylerdeüst akım ve referans akım hızı sabit tutularak, alt akım hızı degistirilmistir.Elde edilen sonuçlar; Al2O3, ZrO2 ve kompozit malzemelerde He gazı için etkindifüzyon sabitleri sırasıyla 0,0205 cm2/s, 0,0064 cm2/s, 0,0084 cm2/g, H2 gazıiçinse 0,0307 cm2/s, 0,0077 cm2/s, 0,01 cm2/s olarak bulunmustur. Ayrıca H2gazının adsorpsiyon denge sabitleri; Al2O3 için 0,033 cm3/g, ZrO2 için 0,014cm3/g, kompozit için 0,011 cm3/g olarak bulunmustur.

Abstract:
Because of technological development, is need more specific materials. Sostudy of the composite material production is increased at last few years. Twoor more materials come together to make a better material is called compositematerial.In this study, Al2O3, ZrO2, Al2O3-ZrO2 composite material were produced bysol-gel method, then, produced materials were calsined at 700 oC and they werecharacterized, and after, calculated effective diffusion coefficient andadsorption equilibrium constant by using single pellet moment technique.The produced materials were characterized to crystal phases observed by XRD,to termal stability analysed by DSC-TGA, to microstructure examinated bySEM-EDS, to specific surface area and pore diameter determined by BETmethod, to density measured by He pycnometer. For diffusivity of gases, specificsurface area and pore diameter are very important parameter. Specific surfacearea of Al2O3, ZrO2, Al2O3-ZrO2 composite material are respectively; 52.55m2/g, 9.5 m2/g, 126.5 m2/g.For single pellet moment technique, the produced materials pressed in to thering with two different height. For this process Wicke-Kallenbach type diffusioncell was used. Experimental conditions are 1 atm pressure and 25 oCtemperature. N2 is transporter gas, He and H2 are tracer gas. Top flow rate andreferans flow rate is constant, but bottom flow rate is change during the study.The effective diffusion coefficient of Al2O3, ZrO2, Al2O3-ZrO2 compositematerial are for He respectively; 0.0205 cm2/s, 0.0064 cm2/s, 0.0084 cm2/s; for H2respectively; 0.0307 cm2/s, 0.0077 cm2/s, 0.01 cm2/s. Adsorption equilibriumconstant of Al2O3, ZrO2 and Al2O3-ZrO2 composite material are for H2respectively; 0.033 cm3/g, 0.014 cm3/g , 0.011 cm3/g