Kordiyerit mullit esaslı karbür katkılı sıvı metal filtreleri

Abstract

Bu doktora tezi kapsamında, kordiyerit ve mullit esaslı seramik filtre malzemelerin üretimi ve karakterizasyonu ile söz konusu malzemelerde karbür katkılarının nihai ürün özelliklerine etkileri araştırılmıştır. Kordiyerit ve mullit esaslı filtre malzemelerin üretiminde Seydişehir alüminası, kaolen, kuvars, sinter magnezya, gibsit gibi yerel hammadde kaynaklarının kullanımı, karbür katkısı olarak da partikül halinde silisyum karbür kullanımı esas alınmıştır. Seramik filtre üretiminde iskelet yapıyı teşkil edecek polimer sünger malzeme seçiminde çeşitli sünger örneklerinin yüzey kalitesi, yapısal parametreleri ve termal davranışları gibi teknik özelliklerinin belirlenmesi üzerine çalışmalar yapılmıştır. Kordiyerit ve mullit fazlarını oluşturacak hammadde karışım oranlarının ve faz sentezi için gerekli olan ısıl işlem parametrelerinin belirlenmesi, bu hammadde karışımlarının sulu sistemde seramik solüsyon haline getirilmesi ve replikasyon yöntemi için uygun katı/su oranı ile birlikte dağıtıcı türü ve katkı oranlarının belirlenerek solüsyonların reolojik özelliklerinin optimizasyonu çalışmaları yapılmıştır. Şekillendirme aşamasında yapılan ön çalışmalar ile silisyum karbür katkısının solüsyonların reolojik özelliklerine ve malzemelerin sinterleme davranışı üzerine etkileri dikkate alınarak uygun katkı oranı aralığı belirlenmiştir. Kordiyerit ve mullit esaslı silisyum karbür katkılı solüsyonlardan hazırlanan numuneler söz konusu fazların dönüşüm sıcaklığı ve sürelerinde sinterlenmesi ile karakterizasyon numuneleri elde edilmiştir. Bu numuneler üzerinde yapılan fiziksel ve mekaniksel testler ile birlikte mikro yapı ve faz analizleri neticesinde silisyum karbür katkısının kordiyerit ve mullit esaslı seramik filtrelerin küçülme davranışı, yoğunluk ve basma mukavemeti ile birlikte faz yapısındaki değişim ve mikroyapısal gelişmede önemli etkiye sahip olduğu belirlenmiştir. Basma mukavemeti üzerinde silisyum karbür katkısının etkileri bağıl yoğunluk ve strut mukavemeti ile ilişkili olarak detaylı olarak tartışılmıştır. In this thesis, production and characterization of cordierite and mullite based filters and the effect of the carbide additives on the properties of these filters have been investigated. The natural raw materials such as Seydişehir alumina, kaolin, quartz, sintered magnesia and gibbsite have been used to produce of cordierite and mullite filters and also silicon carbide has been used as carbide additive. In the selection of suitable sponge, which determines skeleton structure of ceramic filters, properties of the different sponge samples, such as surface quality, structural parameters and thermal behavior, have been investigated. The mixture proportion of raw materials, and sintering parameters to produce cordierite and mullite phases have been determined. Preparation of slurry from these mixtures, and optimization studies of rheological properties of the slurries to suit the replication process, on the basis of solid content, dispersant amount and type, have been performed. Following the initial studies in the shaping stage, the range of silicon carbide addition has been determined on basis of its effect on the rheological properties of the slurry and sintering behavior of the materials. The characterization samples have been obtained by sintering in the phase transformation conditions of cordierite and mullite. Evaluating the results of physical and mechanical tests, and also microstructure and phase analysis, it is concluded that silicon carbide has a significant effect on the shrinkage, density, compressive strength, phase transformation and microstructures of cordierite and mullite foam filters. Effect of silicon carbide on the compressive strength of foam filters is discussed in detail in relation to relative density and strut strength