B2O3-CaO-Na2O-SiO2 dörtlü sistemini oluşturan üçlü denge diyagramlarında katı hal faz bağıntıları

Abstract

B2O3 -CaO - Na20 - Si02 dörtlü sistemi- ni oluşturan B2O3 - CaO ~ Na20j B2O3 - CaO - SiO^İ B2O3 - Na20 ~ SİÖ2 ve CaO - Ha20 « Si02 üçlü sis temlerinin katı halde faz bağıntılarının saptan dığı bu tezde deneysel çalışmalar iki grup içeri sinde gerçekleştirilmiştir» Birinci grupta, yürütülen deneysel çalışmalar bugüne değin değişik araştırıcılar tarafından varlığı ileri sürülen ikili ara kimyasal bileşiklerin belirlenmesine yöneliktir « İkinci grup deneysel çalışmalar ise sistemi oluşturan üçlü denge diyagramlarında var olduğu ileri sürülen üçlü ara kimyasal bileşiklerin araştırılması ve buna bağlı olarak Alkemade doğru ve üçgenlerinin saptanması amaciyle yürütülmüştür. Başlangıç maddesi olarak borik asit (H3BO3 ), sodyum karbonatr (Na2C03)j kalsiyum karbonat (03003) ve silisyum dioksit (SİO2) kullanılarak hazırlanan numunelerde tartım hata oranı * İ<> OjOl mertebesin-II de tutulmuştur. Hazırlanan. numuneler( 2 gr) agat havan içerisinde öğütülüp karıştırılarak platin krözelerde ve normal atmosfer koşulları altında ısıl işleme tabi tutulmuşlardır. Düşük ergime sıcaklığına sahip numuneler için 1100°C6 a çıkabilen Heraeus marka KR-170 tipi ve ergime sıcaklığı yüksek olan numuneler için ise 1500°ö'a çıkabilen Heraeus marka KS-120 tipi fırın kullanılmıştır. Numuneler,, ısıl işlem sırasında belirli aralıklar la fırından çıkarılarak tekrar öğütülmüş ve daha sonra, önceden saptanan ergime sıcaklığının 50- 100°C in altındaki bir sıcaklıkta yeniden ısıl' işleme tabi tutulmuştur. Katı haldeki reaksiyonun tamamlandığının belirlenmesinden sonra fırında 1300-800oC aralığında 175°C/saat, 800~20°C ara lığında ise 100°C/saat lik bir soğuma hızı ile soğutulan numuneler toz haline getirilmiş ve X- ışınları difraksiyon diyagramları alınmıştır. Numunelerin X-ışınları difraksiyon diyagramlarının elde edilmesinde Philips marka (PW 1140/90) X-ışınları difraktometresi kullanılmış ve cihaz, bakır hedef raaddeli X-ışınları tübü ile 40 KV - 30 mA de çalıştırılmıştır. Kristal yapıya sahip olan maddelerin X- ışınları difraksiyon yöntemi ile belirlenmesinde öngörülen temel ilke, her kristal yapıdaki mad denin bir diğerinden bağımsız ve karakteristik bir diyagram vermesi esasına dayanır. Araştırılan numunenin birden fazla kristal yapıya sahip madde içermesi durumunda ise herbir maddeyi simgeleyen karakteristik çizgilerin aynı diyagram üzerinde bulunacağı açıktır. X-ışınları difraksiyon yöntemi ile analizde, yukarda belirtilen temel ilkelerin yanısıra katı halde faz bağıntılarının saptanmasında Alkemade doğrularının birbirini kesmeyeceği.Ill Gerçek bir Alkemade doğrusunda, Alkemade doğrusunun köşelerini oluşturan kimyasal bileşiklerin karakte ristik X-ışınları verilerinin söz konusu Alkemade doğrusu üzerinde alman herhangi bir alaşımda var olacağı 9 ve Gerçek olduğu varsayılan bir Alkemade üçgeninin için de ise, seçilen herhangi bir numunenin X-ışınları verilerinin,, söz konusu Alkemade üçgeninin köşelerini oluşturan kimyasal bileşiklerin X-ışınları verilerinden oluşacağı prensipleri sürekli olarak göz önün de bulundurulmuştur. Deneysel çalışmalar sonucunda sistemi oluş turan; ikili denge diyagramlarında var olduğu ileri sürülen Q2&y ^2%r NS3? N3S8, NS4, N3B? N5B2» N2B, N3B2!, N2B3Ş N2B5,, NB5 ikili ara kimyasal bileşiklerinin ve üçlü denge diyagramlarında varlığı ileri sürülen CcjBS,, N4CS55 NCS5 üçlü ara kimyasal bileşiklerinin bu çalışmada öngörülen koşullarda oluşmadığı kanıtlanmıştır. C - B - S üçlü sisteminin katı halde faz bağıntılarının saptanması çalışmalarında yeni 4CaOaB203.7Si02 (ERYIL) ve N - C - B üçlü sisteminin katı halde faz bağıntılarının saptanması çalışmalarında ise yeni Na20.Ca0.4B203 (ERTAP) bileşimin de iki yeni üçlü ara kimyasal bileşiğin varlığı sap tanmış ve bu üçlü ara kimyasal bileşiklere ait X- ışınları verileri açıklanmıştır. 990°C da oluşan C4BS7 ve 800°C da oluşan NCB4 üçlü ara kimyasal bileşiklerinin bu sıcaklıkların altında kararlı bir yapıda olduğu saptanmıştır. NC2B üçlü ara kimyasal bileşiğinin daha önce yayınlanandan farklı yeni X-ışınları verileri saptanmış ve bu çalışmada orijinal bir bulgu olarak verilmiştir.