Değişen Oranlarda Potasyum Mikası Ve Kordierit İçeren İşlenebilir Cam Seramiklerin Üretim Ve Karakterizasyonu

Abstract

İşlenebilir cam seramikler, diğer tüm cam seramik malzemelerde olduğu gibi, ergitme ve döküm sonrasında elde edilen cama kontrollü çekirdeklenme ve kristalizasyon ısıl işlemleri uygulanması sonucunda elde edilen malzemelerdir. Deneysel çalışmanın ilk aşamasında, farklı oranlarda potasyum mikası ve kordierit içerecek cam bileşimleri hazırlanıp, karıştırıldıktan sonra uygun sıcaklıklarda dökülmüşlerdir. Cam bileşimlerine stabilizör olarak %4 CeO2 ve ergitici ajan olarak %2 CaO ilave edilmiştir. Deneysel çalışmanın ikinci aşamasında mikroyapı karakterizasyonu, mikrosertlik ve işlenebilirlik testleri için silindir ve disk şeklinde numuneler dökülmüştür. Elde edilen numunelere belirlenen sıcaklıklarda ısıl işlemler uygulanarak taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile mikroyapı karakterizasyonu, mikrosertlik testleri ile sertlikleri ve elde edilen sonuçlar doğrultusunda disk numunelere matkapla delerek işlenebilirlik testleri uygulanmıştır. İşlenebilirlik testinden sonra üretilen disk numunelerin kimyasal dayanımları ve elektriksel dirençleri belirlenmiştir. Deneysel çalışmalar sonucunda, CeO2 ilavesinin kordierit oluşumunu desteklediği ve ergitici ajan olan CaO’nun camların ergime sıcaklıklarını düşürdüğü belirlenmiştir. Kullanılan kompozisyonlarda yapı içerisinde işlenebilirliği sağlayan kıvrımlı mika ve kordierit fazlarının bulunduğu gözlemlenmiştir. Yapılan işlenebilirlik testlerine göre üretilen cam seramik malzemeler mükemmel işlebilirlik özelliğine sahiptirler. Bileşimlerin kimyasal karalılıkları oldukça yüksek bulunmuş ve CaO ilavesinin kimyasal kararlılığı düşürdüğü gözlenmiştir. Cam-seramik numunelerin yüksek elektriksel dirençleri bu malzemelerin izolatör olarak kullanılabileceğini ifade etmektedir.

Machinable glass ceramics are materials produced by the similar production methods of melting and casting that all glass ceramics undergo with controlled nucleation and crystallization. In the first stage of the study, glass composition containing different ratios of potasium mica and cordierite have been prepared, mixed and casted at proper temperatures. 4% CeO2 as a stabilizer and 2%CaO as melting agent were added to glass compositions. In the second stage of the experimental studies, disc and cylindrical shaped samples were prepared to determine the microstructural and mechanical properties in terms of microhardness and machinability. Heat treatment methods were applied to the glass specimens in order to make microstructural characterization by using scanning electron microscope (SEM) and microhardness test for determining hardness values of the specimens and according to the obtained results, machinability test was applied by drilling. After machinability tests, chemical durabilities and electrical resistivities of produced materials were determined. As a result of experimental studies, it was determined that CeO2 addition promotes cordierite forming and CaO addition as a melting agent decreases the melting point of glasses. In selected glass compositions, curved mica that provides machinability and cordierite phases precipitated in glass base matrix. According to machinability tests, produced glass-ceramic materials have perfect machinability properties. Chemical durabilities of compositions have found relatively high and CaO addition has reduced the chemical durability. High electrical resistivities of glass-ceramic samples mean that these materials can be used as electrical insulator.