Bazalt cam-seramiklerinin erozif aşınma özelliklerinin incelenmesi
Investigation of erozive wear properties of basalt glass-ceramics
Yazar: MUHAMMET ÖZTÜRK
Danışman: PROF. DR. ŞENOL YILMAZ
Sakarya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Anahtar kelimeler: Cam-seramikler, bazalt, aşınma, katı partikül erozyonu.
Bu çalışmada, t􀵴car􀵴 olarak üret􀵴len bazalt esaslı cam-seram􀵴kler􀵴n􀵴n eroz􀵴f aşınma
davranışları 􀵴ncelenm􀵴şt􀵴r. Plakalar hal􀵴nde (200 x 200 x 30 mm ölçüler􀵴nde) tem􀵴n
ed􀵴len bazalt cam-seram􀵴kler􀵴 seram􀵴k kes􀵴c􀵴ler yardımı 􀵴le kes􀵴lerek laboratuvar
ölçekl􀵴 (50 x 50 x 12 mm ölçüler􀵴ne) test numunes􀵴 boyutlarına 􀵴nd􀵴r􀵴lm􀵴şt􀵴r. Sodyum
feldspat, garnet ve s􀵴l􀵴syum karbür tozları 􀵴k􀵴 farklı tane boyutunda seç􀵴lerek aşınma
deneyler􀵴 gerçekleşt􀵴r􀵴lm􀵴şt􀵴r.
Katı patr􀵴kül erozyon test düzeneğ􀵴nde, aşındırma part􀵴külü olarak kullanılan sodyum
feldspat, garnet ve s􀵴l􀵴syum karbürün, 1,5 – 3 ve 4 bar basınçlarda 30 san􀵴ye
püskürtülerek kütlesel deb􀵴ler􀵴 hesaplanmıştır ve bu ver􀵴ler erozyon oranı
hesaplarında kullanılmıştır. Test numuneler􀵴, katı part􀵴kül erozyon test düzeneğ􀵴nde,
7,8 mm çapındak􀵴 nozül 􀵴le ayarlanab􀵴l􀵴r numune f􀵴kstürü arasında 20 mm mesafe
olacak şek􀵴lde ayarlanmıştır. İlk ağırlıkları bel􀵴rlenen numuneler numune f􀵴kstürü
üzer􀵴ne sab􀵴tlenm􀵴şt􀵴r. Numune f􀵴kstürü, 30° - 45° - 60° - 75° - 90° açılarında
ayarlanmış ve aşındırma part􀵴küller􀵴 1,5 – 3 – 4 bar basınçlarında 20 san􀵴ye
püskürtülerek katı part􀵴kül erozyon aşınmasına maruz bırakılmıştır. Aşındırma
sonrası ağırlıkları bel􀵴rlenm􀵴şt􀵴r. İlk ve son ağırlıkları bel􀵴rlenen bazalt cam-seram􀵴k
numuneler􀵴 üzer􀵴ndek􀵴 ağırlık farkı hesaplanmış ve aşındırma part􀵴küller􀵴n􀵴n kütlesel
deb􀵴 ver􀵴ler􀵴 erozyon oranı formülü 􀵴le erozyon oranları hesaplanmıştır.
Test ed􀵴lm􀵴ş numuneler üzer􀵴nde, makro görüntüler􀵴 alınmış ve opt􀵴k prof􀵴lometre
yardımı 􀵴le aşındırma yüzeyler􀵴 hakkında b􀵴lg􀵴 ed􀵴n􀵴lm􀵴şt􀵴r. Elde ed􀵴len ver􀵴ler
doğrultusunda sonuçlar 􀵴rdelenm􀵴ş ve bazalt cam-seram􀵴kler􀵴n􀵴n aşındırıcı
part􀵴küllere karşı katı part􀵴kül erozyonu değerlend􀵴r􀵴lm􀵴şt􀵴r.
Deneysel çalışmalar sonucunda en fazla aşınmanın S􀵴C part􀵴küller􀵴 olduğu
görülmüştür. Bazalt cam-seram􀵴kler􀵴 üzer􀵴nde sodyum feldspat part􀵴küller􀵴nde büyük
tane boyutunun etk􀵴l􀵴 olduğu görülürken, garnet ve s􀵴l􀵴syum karbür aşındırma
part􀵴küller􀵴nde küçük tane boyutlarının daha fazla aşındırıcı etk􀵴s􀵴 olduğu göze
çarpmaktadır. Part􀵴kül püskürtme basıncının artmasıyla b􀵴rl􀵴kte aşınma da artmıştır.
60° part􀵴kül çarpma açılarında yapılan testlerde aşınmanın genel olarak daha yüksek
olduğu görülmekted􀵴r.

Abstract:
Keywords: Glass-ceramics, basalt, wear, solid particle erosion.
In this study, erosive wear behaviors of commercially produced basalt glass-ceramics
were investigated. Basalt glass-ceramics supplied in the form of plates (200 x 200 x
30 mm) were cut by ceramic cutters and prepared as laboratory scale (50 x 50 x 12
mm) test sample dimensions. Sodium feldspar, garnet and silicon carbide powders
were selected as two different grain sizes and the erosion tests were carried out.
In the solid particle erosion testing setup, mass flow rates of abrasion particles;
sodium feldspar, garnet and silicon carbide were determined by erosion tests for 30
seconds at 1,5 - 3 and 4 bar pressures and these data were used in erosion rate
calculations. The test specimens were adjusted to a distance of 20 mm between the
nozzle having 7.8 mm diameter and the adjustable sample in the solid particle
erosion test setup. The samples whose initial weights were determined were fixed on
the sample fixture. The sample fixture was adjusted at 30° - 45° - 60° - 75° - 90° and
the abrasive particles were subjected to solid particle erosion wear by spraying at 1.5
– 3 – 4 bar for 20 seconds, after the wear, sample weights were determined. The
weight difference of the basalt glass-ceramic samples was calculated and the erosion
rates were calculated by the formula.
Macro images of the sample were taken and the data about eroded surfaces were
obtained from the optical profilometer after the tests. According to the obtained data,
the results were examined and solid particle erosion properties of basalt glassceramics
against abrasive particles were evaluated.
As a result of experimental studies, it was observed that the most abrasive particle
was SiC. While it is seen that large grain size is effective in sodium feldspar particles
on basalt glass-ceramics, it is observed that small grain sizes have a more erosive
effect on garnet and silicon carbide particles. The wear effects increased with
increasing particle pressure and generally, wear is more effective in tests performed
at 60 ° impact angles.