Processing And Analysis Of Zirconia Based Refractories ; Zirkonya Esaslı Refrakterlerin Proses Ve Analizleri

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2015 ; Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2015 ; Zirkonya esaslı refrakter seramikler kendine özgü mikroyapısal ve mekanik özellikler göstermesi sayesinde; ergime sıcaklığının yüksek olması, termal şoka dayanıklı olması, korozyon ve aşınmaya karşı dayanıklı olması, asidik kimyasal maddelere, cürufa ve cama karşı direncinin yüksek olması, kırılma indisinin yüksek olması gibi özellikler gösterirler. Bu özellikleri zirkonyanın yüksek sıcaklık malzemesi olarak refrakter uygulamarında, estetik ve işlevsel bir malzeme olarak termal bariyer kaplama, yakıt pili ve biyouyumlu olarak biyomalzemeler gibi birçok uygulama alanında kullanılmasını sağlamaktadır. Bununla birlikte, son yıllarda zirkonya esaslı seramiklerin dönüşüm toklaşma mekanizması gibi özelliklerinin geliştirilmesi ile bu seramiklerin mühendislik seramikleri uygulamalarında kullanımı artmıştır. Saf zirkonya, Monoklinik (m), tetragonal (t) ve kübik (c) faz olmak üzere üç adet kristal yapıya sahiptir. ZrO2 yapısında hangi polimorfun bulunacağı, sıcaklığa ve basınca bağlıdır. Atmosferik basınçta, m-faz 1170oC’ye kadar kararlıdır. Bu sıcaklıkta m-faz, t-faza dönüşür ve oluşan t-faz, 2300oC’ye kadar kararlıdır. 2300oC’den ergime sıcaklığı olan 2700oC’ye kadar ise ZrO2, c-faz şeklinde bulunur. Bu üç faza ilaveten, yüksek sıcaklık ve basınç altında ortorombik (o) fazı da oluşmaktadır. Bu polimorfik dönüşümler sırasında zirkonya hacimsel değişikliğe uğrayarak özellikle termal şok özelliklerinin olumsuz yönde etkilenmesi nedeniyle yüksek sıcaklık uygulamalarında kullanımını kısıtlanmaktadır. Bu nedenle stabilize edici oksitlerin yardımıyla zirkonyanın oda sıcaklığında tetragonal+kübik faz ya da kübik fazında kararlı halde bulunması sağlanır. Yaygın olarak stabilize edici oksit olarak MgO, CaO ve Y2O3 kullanılmaktadır. Bu oksitlerden hangisinin ve hangi miktarlarda seçileceği çalışılmak istenen ve üründen beklenen özelliklere göre değişiklik ...