TİTANYUM DİOKSİT İÇEREN SERAMİK KAPLAMALARIN ANATAZ-RUTİL DÖNÜŞÜMÜ VE KRİSTAL BOYUTU DEĞİŞİMİNİN İNCELENMESİ: Al2O3, B2O3 VE SICAKLIĞIN ETKİSİ

---

Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, KİMYA MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2024

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: FAHRİYE ALTINDAL

Danışman: Yasemen Kalpaklı

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Bu tez kapsamında düşük sıcaklıklarda boromullit sisteminde kristallenebilen, değişen Al2O3 ve B2O3 oranlarına sahip sır kompozisyonlarına TiO2 ilave edilerek anataz-rutil dönüşümü ve kristal boyutu değişimi 700°C, 800°C, 900°C, 1000°C ve 1100°C'de ısıl işlem uygulanarak incelenmiştir. TiO2 ilave edilen ve edilmeyen kompozisyonların faz değişimi, fonsiyonel yapı ve mikroyapı evrimi, su emme, kütle yoğunluğu, görünür porozite, mikrosertlik ve optik davranışı, ısıl davranışı 700°C, 800°C, 900°C, 1000°C ve 1100°C'de detaylı bir şekilde incelenmiştir. XRD analizi ile faz değişimi incelenmiş en yüksek Al2O3 oranına sahip numunelerde sıcaklığın artması ile boromullit kristallerinin pik şiddetinin arttığı gözlemlenmiştir. TiO2 ilave edilen numunelerde sıcaklığın artması ve B2O3 oranının artması ile anataz kristallerinin rutil kristallerine devitrifiye olduğu gözlemlenmiştir. Korund kristallerinin varlığı anataz kristal boyutu büyümesini geciktirdiği gözlemlenirken B2O3 oranının artması ile rutil oluşumu hızlanmıştır. Ayrıca B2O3 oranındaki artış albit kristallerine ait pikleri keskinleştirirken, sıcaklığın artması ile rutil kristallerinin oluşumu hızlanarak ve albit oluşumunun engellenmesine neden olmuştur. Tüm numunelerde albit kristallerinin gözlemlendiği sıcaklıklarda en düşük su emme ve görünür gözeneklilik değerleri ile en yüksek kütle yoğunluğu değerlerine ulaşılmıştır. En iyi mikrosertlik değerleri ise en yüksek kütle yoğunluğunun gözlemlendiği sinterleme sıcaklıklarında sergilenirken katkısız numunelerde S1 1000°C'de 645 HV ve TiO2 ilave edilen numunelerde ise S4 1000°C'de 550 HV değerlerine ulaşmıştır. Mikroyapı değişimi FESEM analizi ile incelenmiş ve iğnemsi boromullit kristallerinin yanında küresel anataz tanecikleri ve çubuksu rutil kristallerinin varlığı mikrosertlik değerlerinin düşmesine neden olmuştur. Mikroyapıda tamamen rutil kristallerinin bulunduğu ve rutil kristallerinin maksimum boyuta ulaştığı sıcaklıklarda numunelerin sarılık (+b*) değerlerinin en yüksek olduğu gözlemlenmiştir. Nunumelerin ısı karşısındaki davranışı ısı mikrokobu ile belirlenmiş ve B2O3 oranının artması ve TiO2 ilave edilmesi numunelerin sinterlenme sıcaklığını düşürmüştür. Bunula birlikte, fonksiyonel grup değişimleri FTIR ile incelenmiş sıcaklığın artması ile absorbans bantlarının genişliklerinin arttığı ve yoğunlukları azaldığı gözlemlenirken TiO2 ilave edilmesinin sinterlenme sıcaklıklarında düşüşe neden olduğu eğrilerin davranışı ile desteklenmiştir.