Yıl: 2020 Cilt: 26 Sayı: 4 Sayfa Aralığı: 594 - 598 Metin Dili: Türkçe DOI: 10.5505/pajes.2019.54910 İndeks Tarihi: 02-10-2020

$SiO_2$ katkısının $Al_2TiO_5$ seramiklerinin fiziksel özelliklerine etkisi

Öz:
Alüminyum Titanat ($Al_2TiO_5$), düşük ısıl iletkenlik katsayısına ve yüksekısıl şok direncine sahip seramik bir malzemedir. $Al_2TiO_5$’in sinterlemesisüresince oluşan mikro çatlaklar düşük mekanik mukavemete yolaçmaktadır. Mekanik özelliklerin iyileştirilmesi amacıyla çeşitli oksitkatkı malzemeleri kullanılmaktadır. Bu çalışmada, katkı malzemesiolarak $SiO_2$ kullanılarak gözeneklilik, faz kompozisyonu, eğmemukavemeti ve mikroyapı üzerindeki etkileri araştırılmıştır.Kompozisyonlar $alpha-Al_2O_3$ ve rutil ($TiO_2$)’nin eş molar karışımınaağırlıkça %10’a kadar kuvars ($SiO_2$) eklenerek hazırlanmıştır. Tozkarışımı tek eksenli bir pres vasıtasıyla şekillendirilmiş ve 1450 °C'de3 sa. sinterlenmiştir. Deneysel sonuçlar $SiO_2$ ilavesi ile gözenekliliğindüştüğünü ve mekanik mukavemetin arttığını göstermektedir. $SiO_2$ilavesi ile mullit oluşumunun meydana geldiği ve çatlakların azaldığıtespit edilmiştir. Saf $Al_2TiO_5$'in eğme mukavemeti 6.80 MPa iken, %10$SiO_2$ ilavesiyle 38.43 MPa eğme mukavemeti elde edilmiştir. Sonuçolarak, $SiO_2$ ilavesi $Al_2TiO_5$ seramiklerinin fiziksel ve mikroyapısalözelliklerinin iyileştirilmesinde etkin bir rol oynamıştır.
Anahtar Kelime:

The effect of $SiO_2$ addition on physical properties of $Al_2TiO_5$ ceramics

Öz:
Aluminum Titanate ($Al_2TiO_5$) is a ceramic material with coefficient of low thermal conductivity and high thermal shock resistance. The micro cracks formed during the sintering of $Al_2TiO_5$ lead to low mechanical strength. Various oxide additives are used to improve mechanical properties. In this study, $SiO_2$ was used as additive and its effects on porosity, phase composition, bending strength and microstructure were investigated. The compositions were prepared by adding up to 10% (by wt.) quartz ($SiO_2$) to the equimolar mixture of $alpha-Al_2O_3$ and rutile ($TiO_2$). The powder mixture was shaped by an uniaxial press and sintered at 1450 °C for 3 hours. Experimental results show that porosity decreases and mechanical strength increases with the addition of $SiO_2$. It was determined that mullite formation occurred and the number of cracks decreased with the addition of $SiO_2$. The bending strength of the pure $Al_2TiO_5$ was 6.80 MPa, while the bending strength of 38.43 MPa was obtained by addition of 10% $SiO_2$. As a result, the addition of $SiO_2$ has played an active role in improving the physical and microstructural properties of $Al_2TiO_5$ ceramics.
Anahtar Kelime:

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık
  • [1] Bayer G. “Thermal expansion characteristics and stability of pseudobrookite-type compounds, $Me_30_5$”. Journal of the Less Common Metals, 24(2), 129-138, 1971.
  • [2] Ishitsuka M, Sato T, Endo T, Shimada M. “Synthesis and thermal stability of aluminum titanate solid solutions”. Journal of the American Ceramic Society, 70(2), 69-71, 1987.
  • [3] Skala RD, Li D, Low IM. “Diffraction, structure and phase stability studies on aluminium titanate”. Journal of the European Ceramic Society, 29(1), 67-75, 2009.
  • [4] Palacio FR. Reactive Sintering of Aluminum Titanate. Editör: Lakshmanan A. Sintering of Ceramics-New Emerging Techniques, 501-526, Rijeka, Croatia, InTech, 2012.
  • [5] Nagano M, Nagashima S, Maeda H, Kato A. “Sintering behavior of $Al_2TiO_5$ base ceramics and their thermal properties”. Ceramics International, 25(8), 681-687, 1999.
  • [6] Jiang L, Chen XY, Han GM, Yu MENG. “Effect of additives on properties of aluminium titanate ceramics”. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 21(7), 1574-1579, 2011.
  • [7] Bachmann JL. Investigations of Properties of Aluminium Oxide and Some Aluminuos Materials. Ph.D Thesis, Pennsylvania State University, Pennsylvania USA, 1948.
  • [8] Freudenberg B. Etude de la reaction à l'état solide: $Al_2O_3+TiO_2-Al_2TiO_5$. Tesis Doctoral, Eĉole Polytécnique, Lausanne Suisse, 1987.
  • [9] Lang SM, Fillmore CL, Maxwell LH. “The system berylliaalumina-titania: phase relations and general physical properties of three-component porcelains”. Journal of Research of the National Bureau of Standards, 48, 298-312, 1952.
  • [10] Bayer G. “Thermal expansion characteristics and stability of pseudobrookite-type compounds, $Me_3O_5$”. Journal of the Less Common Metals, 24(2), 129-138, 1971.
  • [11] Low IM, Oo Z. “Reformation of phase composition in decomposed aluminium titanate”. Materials Chemistry and physics, 111(1), 9-12, 2008.
  • [12] Low IM, Oo Z. “In Situ Diffraction Study of Self‐Recovery in Aluminum Titanate”. Journal of the American Ceramic Society, 91(3), 1027-1029, 2008.
  • [13] Korim T. “Effect of Mg2+-and Fe3+-ions on formation mechanism of aluminium titanate”. Ceramics International, 35(4), 1671-1675, 2009.
  • [14] Kim IJ, Supkwak H.“Thermal shock resistance and thermal expansion behaviour with composition and microstructure of $Al_2TiO_5$ceramics”. Canadian metallurgical quarterly, 39(4), 387-396, 2000.
  • [15] Rezaie HR, Naghizadeh R, Farrokhnia N, Arabi S, “The effect of Fe2O3 addition on tialite formation”. Ceramics international, 35(2), 679-684, 2009.
  • [16] Maki R, Suzuki Y. “Microstructure and mechanical properties of MgO-doped $Al_2TiO_5$ prepared by reactive sintering”. Journal of the Ceramic Society of Japan, 121(1415), 568-571, 2013.
  • [17] Fukuda M, Yoko T, Takahashi M. “Decomposition free $Al_2TiO_5$-$MgTi_2O_5$ ceramics with low-thermal expansion coefficient”. New Journal of Glass and Ceramics, 3(4), 111-115, 2013.
  • [18] Guedes-Silva CC, Carvalho FMDS, Ferreira TDS, Genova LA. “Formation of aluminum titanate with small additions of MgO and $SiO_2$”. Materials Research, 19(2), 384-388, 2016.
  • [19] Aneziris CG, Dudczig S, Gerlach N, Berek H, Veres D. “Thermal shock performance of fine grained $Al_2O_3$ ceramics with $TiO_2$ and $ZrO_2$ additions for refractory applications”. Advanced Engineering Materials, 12(6), 478-485, 2010.
  • [20] Kucuk I, Boyraz T, Gökçe H, Öveçoğlu ML, “Thermomechanical properties of aluminium titanate ($Al_2TiO_5$)-reinforced forsterite ($Mg_2SiO_4$) ceramic composites”. Ceramics International, 44(7), 8277-8282, 2018.
  • [21] Jiang L, Chen XY, Han GM, Yu MENG. “Effect of additives on properties of aluminium titanate ceramics”. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 21(7), 1574-1579, 2011.
  • [22] Oikonomou P, Dedeloudis C, Stournaras CJ, Ftikos C. “Stabilized tialite–mullite composites with low thermal expansion and high strength for catalytic converters”. Journal of the European Ceramic Society, 27(12), 3475-3482, 2007.
  • [23] Kim D, Kim HJ, Kim HT, Namkung J, Kim I, Choi SC, Ryu SS. “Mechanical properties of $Al_2TiO_5$ ceramics for high temperature application”. Current Nanoscience, 10(1), 154-158, 2014.
APA Özçatal M, BASPINAR M (2020). $SiO_2$ katkısının $Al_2TiO_5$ seramiklerinin fiziksel özelliklerine etkisi. , 594 - 598. 10.5505/pajes.2019.54910
Chicago Özçatal Melih,BASPINAR MUSTAFA SERHAT $SiO_2$ katkısının $Al_2TiO_5$ seramiklerinin fiziksel özelliklerine etkisi. (2020): 594 - 598. 10.5505/pajes.2019.54910
MLA Özçatal Melih,BASPINAR MUSTAFA SERHAT $SiO_2$ katkısının $Al_2TiO_5$ seramiklerinin fiziksel özelliklerine etkisi. , 2020, ss.594 - 598. 10.5505/pajes.2019.54910
AMA Özçatal M,BASPINAR M $SiO_2$ katkısının $Al_2TiO_5$ seramiklerinin fiziksel özelliklerine etkisi. . 2020; 594 - 598. 10.5505/pajes.2019.54910
Vancouver Özçatal M,BASPINAR M $SiO_2$ katkısının $Al_2TiO_5$ seramiklerinin fiziksel özelliklerine etkisi. . 2020; 594 - 598. 10.5505/pajes.2019.54910
IEEE Özçatal M,BASPINAR M "$SiO_2$ katkısının $Al_2TiO_5$ seramiklerinin fiziksel özelliklerine etkisi." , ss.594 - 598, 2020. 10.5505/pajes.2019.54910
ISNAD Özçatal, Melih - BASPINAR, MUSTAFA SERHAT. "$SiO_2$ katkısının $Al_2TiO_5$ seramiklerinin fiziksel özelliklerine etkisi". (2020), 594-598. https://doi.org/10.5505/pajes.2019.54910
APA Özçatal M, BASPINAR M (2020). $SiO_2$ katkısının $Al_2TiO_5$ seramiklerinin fiziksel özelliklerine etkisi. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 26(4), 594 - 598. 10.5505/pajes.2019.54910
Chicago Özçatal Melih,BASPINAR MUSTAFA SERHAT $SiO_2$ katkısının $Al_2TiO_5$ seramiklerinin fiziksel özelliklerine etkisi. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 26, no.4 (2020): 594 - 598. 10.5505/pajes.2019.54910
MLA Özçatal Melih,BASPINAR MUSTAFA SERHAT $SiO_2$ katkısının $Al_2TiO_5$ seramiklerinin fiziksel özelliklerine etkisi. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, vol.26, no.4, 2020, ss.594 - 598. 10.5505/pajes.2019.54910
AMA Özçatal M,BASPINAR M $SiO_2$ katkısının $Al_2TiO_5$ seramiklerinin fiziksel özelliklerine etkisi. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi. 2020; 26(4): 594 - 598. 10.5505/pajes.2019.54910
Vancouver Özçatal M,BASPINAR M $SiO_2$ katkısının $Al_2TiO_5$ seramiklerinin fiziksel özelliklerine etkisi. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi. 2020; 26(4): 594 - 598. 10.5505/pajes.2019.54910
IEEE Özçatal M,BASPINAR M "$SiO_2$ katkısının $Al_2TiO_5$ seramiklerinin fiziksel özelliklerine etkisi." Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 26, ss.594 - 598, 2020. 10.5505/pajes.2019.54910
ISNAD Özçatal, Melih - BASPINAR, MUSTAFA SERHAT. "$SiO_2$ katkısının $Al_2TiO_5$ seramiklerinin fiziksel özelliklerine etkisi". Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 26/4 (2020), 594-598. https://doi.org/10.5505/pajes.2019.54910