Search

Silisyum karbür (SiC) esaslı seramikler, sahip oldukları üstün mekanik mukavemetleri, termal ve kimyasal kararlılıkları, yüksek ergime sıcaklıkları, oksitlenme ve aşınma dirençleri ve tüm bu özelliklere bağlı olarak uzun süreli kullanım ömrüne sahip olmaları sebebiyle çeşitli fonksiyonel mühendislik uygulamalarında tercih edilmektedirler. SiC esaslı seramiklerin üretiminde yaygın olarak sıcak presleme yöntemi kullanılmaktadır. Bu tez kapsamında, daha düşük sıcaklıklarda çalışmak ve üretim maliyetini düşürmek amacı ile sıvı faz sinterleme yöntemi kullanılmıştır. SiC esaslı seramiklerin mekanik özelliklerini geliştirmek için yapıda bulunan gözenekleri, farklı katkı maddeleri kullanarak sıvı faz sinterleme mekanizması ile Gaz Basınçlı Fırında(GPS) ve Spark Plazma Sinterleme (SPS) yöntemleri ile argon atmosferi altında farklı sıcaklıklarda, sinterleme sürelerinde ve belirlenen basınç altında en aza indirerek daha yoğun bir malzeme elde edilmesi amaçlanmaktadır. Bu çalışmada, 1950°C'de Al2O3, Y2O3, MgAl2O4, Kaolen, Sc2O3 ve HfO2 katkıları kullanılarak SiC seramiklerinin GPS ve SPS yöntemleri ile üretimi yapılmıştır. Elde edilen oksit katkılı SiC seramiklerinin Arşimed metodu ile bağıl yoğunlukları ölçültür. Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), Enerji Saçılımlı X-Işını (EDX) ve X-Işını Kırınım (XRD) yöntemleriyle içyapı incelemeleri ve faz analizleri yapılmıştır. Numunelerin sertlik ve kırılma tokluğu değerleri Vickers indentasyon yöntemi kullanılarak hesaplanmıştır.Gerçekleştirilen çalışmalar sonucunda SPS yöntemi ile %15 oranında çeşitli oksit bileşiklerle katkılanarak sinterlenen SiC seramiklerinin fiziksel ve mekanik özelliklerinin olumlu yönde arttığı gözlemlenmiştir.Anahtar Sözcükler: Silisyum Karbür, SPS, Sinterleme Katkıları, Nadir Toprak Oksitleri, Fiziksel ve Mekanik Özellikler Silicon carbide (SiC) based ceramics have wide application areas because of long term properties due to their high mechanical strengths, thermal and chemical stabilities, high melting points, oxidation and wear resistances. Hot pressing is widely used in production of SiC based ceramics. In this thesis, liquid phase sintering was used to decrease sintering temperature, pressure and to reduce the cost. SiC based ceramics were sintered by Gas Pressure Sintering (GPS) and Spark Plasma Sintering (SPS) techniques at different sintering temperatures, time and at a set pressure in Argon atmosphere in order to enhance the physical and mechanical properties, to reduce the porosity and to obtain high density ceramics. In this study, SiC ceramics were sintered at 1950°C via GPS and SPS methods with sintering additives as Al2O3, Y2O3, MgAl2O4, Kaolen, Sc2O3 and HfO2. Relative density of SiC based ceramics was measured by Archiemede's method. The chemical composition was characterized by X-Ray Diffraction (XRD), and the microstructure of the samples was examined by using Scanning Electron Microscope (SEM) and Energy Dispersive X-Ray (EDX). The hardness and the fracture toughness of SiC ceramics were evaluated by the vickers indentation technique.As a result of this study, it has been concluded that the physical and mechanical properties of the SiC based ceramics were increased positively with addition of 15 weight % various oxide additives via SPS technique.Keywords: Silicon Carbide, SPS, Sintering Additives, Rare-Earth Oxides, Physical and Mechanical Properties 167

Son yıllarda fotovoltaik teknolojisinde önemli bir yer edinen perovskit güneş hücreleri (PGH), %23'ün üzerindeki verim değerleri ile ticarileşme yolundaki en önemli engellerden birini aşmış durumdadır. Ancak, yüksek verimli hücrelerde boşluk transfer tabakası (HTL) olarak kullanılan organik tabanlı spiro-OMeTAD'ın yüksek maliyeti ve içerdiği higroskopik katkılar sebebiyle uzun-dönem hücre kararlılığına olumsuz etkileri bu hücre türünün ticarileşme potansiyelini sınırlayan temel etkenlerdir. Bu çalışmada, spiro-OMeTAD ile kıyaslandığında çok daha ucuza elde edilebilme imkanı sunan ve katkı içermemesi sebebiyle aygıt kararlılığı üzerine olumsuz etkileri bulunmayan inorganik CuCrO2 (CCO) ve CuFeO2 (CFO) malzemelerinin HTL olarak n-i-p konfigürasyonlu PGH'lerine entegrasyonu başarılı bir şekilde gerçekleştirilmiştir. Hidrotermal yöntem ile üretilen HTL malzemelerinin spiro-OMeTAD ile kıyaslandığında; iyi boşluk mobilitesi sunduğu ve hem perovskit hem de metal üst elektrot ile uyumlu enerji seviyelerine sahip olduğu belirlenmiştir. Gerçekleştirilen optimizasyon çalışmaları sonucunda hücre verimleri ihmal edilebilir histeresis ile CCO için %16.7 (16.04 ± 0.40) ve CFO için %15.5 (15.12 ± 0.28) olarak elde edilmiştir. %19.4 (18.87 ± 0.34) verim sunan spiro-OMeTAD tabanlı hücre ile kıyaslandığında kısmen düşük olan bu değerler, arayüzeylerde meydana gelen olası rekombinasyon olaylarına ve akım kaçaklarına atfedilmiştir. Ancak, hem nem miktarına bağlı raf-ömrü (60 gün) hem de operasyonel kararlılık (500 saat) ölçümlerinden inorganik HTL tabanlı hücrelerin başarılı bir duruş sergilediği tespit edilmiştir. Tahmini maliyet analizlerinin de rapor edildiği çalışmada, yüksek verim/maliyet oranı ve uzun dönem kararlılıkları ile inorganik HTL malzemelerinin PGH'lerinin ticarileşme potansiyelinin pratiğe dönüşmesi açısından iyi bir alternatif olduğu söylenebilir. Perovskite solar cells (PSCs), which have an important role in photovoltaic technology in recent years, have exceeded one of the most important obstacles in the way of commercialization with efficiency values above 23%. However, the high cost of organic-based spiro-OMeTAD, which is used as a hole transport layer (HTL) in high efficiency cells, and its adverse effects on long-term cell stability due to the hygroscopic additives inside, are main factors that limit the commercialization potential of this cell type. In this study, the integration of inorganic CuCrO2 (CCO) and CuFeO2 (CFO) materials into the n-i-p configuration PSCs were successfully carried out. These inorganic materials can be obtained with a much cheaper price as compared to spiro-OMeTAD as well as do not have any negative effect on the stability of the device due to lack of additives. As compared to spiro-OMeTAD, HTL materials produced by hydrothermal method offer good hole mobility and have suitable energy levels with both perovskite and metal top electrode. As a result of the optimization studies, conversion efficiencies were obtained as 16.7% (16.04 ± 0.40) for CCO and 15.5% (15.12 ± 0.28) for CFO with negligible hysteresis. These slightly lower values, as compared to the spiro-OMeTAD-based cell with 19.4% (18.87 ± 0.34) efficiency, were attributed to possible recombination events and current leakages occurring at the interfaces. However, it has been found that inorganic HTL based cells exhibit a successful posture from both humidity dependent shelf-life (60 days) and operational stability (500 hours) measurements. Estimated cost analysis is also reported and it can be said that inorganic HTL materials with high efficiency/cost ratio and long term stability are good alternative for the transformation of commercialization potential of PSCs into practice. 134

Bu çalışmada, endüstriyel alanda sıkça kullanılan alkali hekzaborürler grubundan kalsiyum hekzaborür'ün (CaB6) boro/karbotermik indirgeme (BKTİ) yöntemiyle sentezi, yerinde oluşan bor karbürün (B4C) sistemde kalsiyum (Ca) kaynağı olarak görev alan bileşeni indirgemesiyle sentezlenmiş ve sentezlenen CaB6'ün karakterizasyonu gerçekleştirilmiştir. Çalışmanın temel amacı, yerli borik asit kullanılarak, geleneksel yöntemlerle oldukça yüksek sıcaklıklarda sentezlenebilen CaB6'ün BKTİ üzerinden sentezlenmesi ve sentez sıcaklığının düşürülmesidir.Tez çalışması kapsamında, CaCO3'ın yerinde oluşan B4C üzerinden ve yarı-kararlı kalsiyum hekzaborat (CaB6O10) ile polivinil alkol (PVA) kullanılarak üretilen PVA-CaB6O10 karışımının pirolizini takiben gerçekleştirilen karbotermik indirgeme (KTİ) yöntemiyle sentezlenmesi ele alınmıştır. İlk yöntemin seçilmesindeki amaç, esterifikasyon temelli jellerin sentezlenmesiyle B-O-C bağlarının oluşumunu sağlamak ve elde edilen eş dağılımlı karışımla BKTİ'nın verimini artırmaktır. İkinci yöntemde ise, borun belirli bir sıcaklığa kadar serbest hale geçmesini engelleyerek, KTİ sıcaklığına dek bor kaybını azaltacak, B4C oluşum sıcaklığının üzerinde ise kolaylıkla bileşenlerine ayrılaşabilecek ve hem Ca, hem de B kaynağı olarak kullanabilecek bir yarı-kararlı geçiş evresi olan hekzaboratın KTİ yöntemine uyumlanması amaçlanmıştır.İlk yöntemde bor kaynağı olarak yerli borik asit, karbon kaynağı olarak D(-)-Manitol ve Ca kaynağı olarak CaCO3 üzerinden jel öncüller, esterifikasyon tepkimesine uyumlu BMCaC6 ve BKTİ için uygun stokiyometride BMCaC3 grubu olarak sentezlenmştir. Pirolizi takiben BKTİ yöntemiyle 1350-1450°C'de 6-12 saat süreyle CaB6 sentezi gerçekleştirilmiştir. PVA-CaB6O10 sistemi için ise öncelikle CaB6O10.5H2O, yine yerli borik asit ve CaCO3 kullanılarak hidrotermal sentez yöntemiyle sentezlenmiş ve sonrasında PVA-CaB6O10 karışımları elde edilmiştir. Piroliz sonucu elde edilen tozlardan 1400-1500°C'de 6-12 saat boyunca KTİ ile CaB6 sentezi gerçekleştirilmiştir. In this study, calcium hexaboride (CaB6) from a group of alkaline hexaborides which are frequently used in the industry was synthesized by the reduction of calcium (Ca) source by in-situ synthesized boron carbide (B4C) via boro/carbothermic reduction (BCTR) method and characterization of the synthesized CaB6 was carried out. The aim of the study was to synthesize CaB6 via BCTR by using local boric acid and to reduce the synthesis temperature which is very high in conventional synthesis methods.The scope of the study is the reduction of calcium carbonate (CaCO3) by in-situ synthesized B4C and the reduction of carbon (C) coated hexaborates obtained after pyrolysis of calcium hexaborate (CaB6O10)-polyvinyl alcohol (PVA). The purpose of the first method is to form B-O-C bonds via synthesis of the esterification based gel materials and to increase the effect of BCTR by obtaining homogeneous mixtures. The purpose of the second method is to keep the boron species in the system until a certain temperature by synthesizing a meta-stable transitional calcium-hexaborate as a both Ca and B source which can easily decompose into its components above the B4C formation temperature. In the first method, gel precursors were synthesized as two groups by using boric acid as boron, D(-)-Mannitol as C and CaCO3 as Ca source. The first group BMCa6 was stoichiometric for esterification and the second group BMCa3 was stoichiometric for BCTR. Following the pyrolysis of gels, CaB6 was synthesized at 1350-1450ºC for 6-12 hours via BCTR. For the CaB6O10-PVA system, firstly calcium hexaborate pentahydrate (CaB6O10.5H2O) was synthesized by hydrothermal synthesis method by using local boric acid and CaCO3. Then, CaB6O10-PVA mixtures were prepared. The effect of molecular weight of PVA on CaB6 was also investigated. CaB6 powders were synthesized over pyrolyzed CaB6O10-PVA mixtures at 1400-1500ºC for 6-12 hours via BCTR. 125

Bu tez çalışmasında, lityum iyon katıhal pillerinde kullanım potansiyeline sahip Li(1+x)AlxTi(2-x)(PO4)3 (LATP) katı elektrolit malzemesinin iyonik iletkenliğinin arttırılması amaçlanmıştır. Bu bağlamda LATP malzemesinde iyonik iletkenliğin kristalografik yöne bağlı olarak değişimi incelenmiş ve manyetik hassasiyet özelliğinden yararlanarak kristallerin yüksek iyonik iletkenlik özelliği gösterdiği yönde yönlendirilmesi hedeflenmiştir. Cam ve cam-seramik LATP katı elektrolit malzemeleri eriyik ani soğutma ve ısıl işlem yöntemleriyle üretilmiştir. Seramik LATP katı elektrolit malzemesi ise katıhal reaksiyonu ile üretilen LATP tozlarının 0 T ve 12 T manyetik alan altında slip döküm tekniği ile üretilmiştir. Üretilen numunelerin yığınsal yoğunlukları Arşimet'in sıvıya daldırma prensibi esas alınarak belirlenmiştir. Faz ve kimyasal analizler XRD ve EDX yöntemleriyle gerçekleştirilmiştir. Manyetik alan altında üretilen numunelerde meydana gelen kristalografik yönlenme XRD analizlerinin Lotgering Faktörü kullanılarak irdelenmesiyle hesaplanmıştır. Mikro yapı incelemeleri taramalı elektron mikroskobuyla gerçekleştirilmiş ve son olarak iyonik iletkenlik değerleri elektrokimyasal empedans spektrumu yöntemiyle ölçülmüştür. Yapılan çalışmalar sonucunda LATP kristallerinin %78 oranında c-ekseni boyunca yönlendirilmesi sağlanarak iyonik iletkenlik değeri, rastgele yönlenmiş polikristalin malzemeye kıyasla, yaklaşık 10 kat artırılabilmiştir. In this thesis, enhancement of ionic conductivity of Li(1+x)AlxTi(2-x)(PO4)3 (LATP) solid electrolyte material that has potential to use in lithium ion solid state batteries was aimed. Within this context, ionic conductivity change with changing crystallographic orientation in LATP was investigated and it was found that the increased ionic conductivity was observed on the direction which has magnetic susceptibility. LATP solid electrolyte material was produced by melt quenching and solid state reaction methods. The samples that were subjected to magnetic orientation treatment were produced by slip casting of solid state reacted powders and these samples were prepared by appling magnetic field parallel and perpendicular to slip casting direction under 0 T and 12 T magnetic field. Bulk densities of produced samples were determined based on Archimedes' water immersion principle. Phase and chemical analyses were performed by XRD and EDX methods. The crystallographic orientation of the samples produced under magnetic field was calculated by scrutinizing of XRD analyses by using Lotgering Factor. Microstructural investigations were carried out by using scanning electron microscopy and lastly, ionic conductivity values were measured by using electrochemical impedance spectrometer method. As a result of performed work, ionic conductivity value could be increased about 10-fold by obtaining orientation of LATP crystals at the ratio of around 78%. 71

Tez çalışmasının amacı farklı türdeki malzemelerin geçirimli elektron mikroskobunda in-situ ısıtma ile sinterleme davranışlarının incelenmesi ve devinimli elektron difraksiyonu (DED) metotları ile karakterizasyonudur. DED yöntemi, yapıda bulunan fazların içindeki ve arasındaki yönlenme ilişkilerinin incelenmesi ve faz analizidir. SiC-hBN seramik kompozit içerisinde in-situ oluşan hBN ve SiC partiküllerinin arasındaki yönlenme ilişkisi ve hBN taneleri içerisinde bulunan burulma sınırı karakteri, farklı yöntemler ile üretilmiş B4C-TiB2 kompozitlerde bulunan in-situ oluşmuş grafit ile TiB2 tanelerinin arasındaki yönlenme, HP ile üretilen örnekte WC ilavesine bağlı olarak oluşan çekirdek-çerçeve tipi yapıların karakterizasyonu ile SEM ve XRD tekniklerine göre mikroyapıdaki yönlenmeye bağlı olarak mekanik özelliklerdeki değişim, β-SiAlON-cBN kompozitinde meydana gelen hBN dönüşüm tabakası ile cBN arasındaki yönlenme ilişkileri incelenmiştir. X70 çeliğinde ise DED yöntemi çökelti taneciklerinin faz doğrulamasında kullanılmıştır. Ayrıca, hBN tanelerinde yönlenmeye bağlı Ar implantasyonu incelenmiştir. Son olarak, ZnO nanotaneciklerinin TEM içerisinde in-situ sinterlenme çalışması yapılmıştır. The goal of this thesis is the characterization of different type of materials by using in-situ heating for the investigation of sintering behavior and by using precession electron diffraction (PED) method for the determination orientation relations between present phases and phase analysis. In SiC-hBN ceramic composite, orientation relations of in-situ formed hBN with SiC phases, twist boundary character within hBN particles were characterized with PED method. B4C-TiB2 composites produced with different methods were investigated. In R-SPS'ed sample, orientation relation between in-situ formed graphite and TiB2 phases was studied and reactions occur during R'SPS are discussed. In hot pressed samples, addition of WC and different mixing methods resulted in formation of different core-rim type structures were carried out. SEM and XRD results of hot pressed sample showed the variation of microstructure and mechanical properties were measured depending on the pressing direction. In β-SiAlON-cBN ceramic composites orientation relation between in-situ formed hBN transformation layer and cBN particles were investigated to understand its formation mechanism. In X70 petroleum steel, phase analysis of the precipitate particles were studied. In addition to these studies, characterization of Ar implantation into hBN depending on the orientation of particles were carried out. Lastly, in-situ sintering of ZnO nano particles in TEM was studied. 234

Garnet tipi Li7La3Zr2O12 (LLZO) katı elektrolitleri, geleneksel organik elektrolitlerin yerine potansiyel bir aday olarak kabul edilir. Fakat gösterdikleri performans organik esaslı sıvı elektrolitlere henüz yaklaşamamaktadır. Performansı artırıcı yönde yapılan çalışmalar daha çok kristal kimyası ve lityum hareket kinetikleri üzerine yoğunlaşmakla beraber, sinterleme davranışları aydınlatmak üzerine yeterli çalışma yapılmamıştır. Tez, katı hal ve çözelti tabanlı LLZO sentezini kapsamaktadır. Öncelikle, katı hal sentezinde, LLZO sentez koşullarının; Al içeriği, ısıtma hızı ve başlangıç hammadde tipi açısından optimizasyonu araştırılmış ve sinterleme sıcaklığının fonksiyonu olarak potansiyel bir sinterleme mekanizması önerilmiştir. Elektron mikroskobu teknikleriyle Lityum tespiti ve LLZO örneklerinin havada kararlılığı ToF-SIMS ekli FIB-SEM ile çalışılmıştır. Sitrat-Nitrat LLZO sentezinde, Zirkonyum kaynağı ve anyonik türlerin LLZO'nun kübik faz kararlılığı üzerindeki etkisi ele alınmıştır.Termodinamik açıdan tercih edilen başlangıç hammaddelerinin belirlenmiş ve ToF-SIMS ekli ve Xe iyon kaynaklı FIB-SEM kullanılarak LLZO'da yüksek hassasiyetli Lityum haritaların oluşturularak ile yapıdaki safsızlıklar başarıyla belirlenmiştir. Sitrat-Nitrat sentezinde, nitrat iyonlarının LLZO'nun kübik faz stabilizasyonu üzerindeki negatif etkisi de ilk kez gösterilmiştir. 0.211 mS/cm ile en yüksek iletkenlik 1200 °C'de 12 saat katı hal reaksiyonu ile sinterlenmiş LLZO örneklerinde elde edilmiştir. Garnet type Li7La3Zr2O12 (LLZO) solid electrolytes are considered as a potential candidate for replacing traditional organic electrolytes. However, their performance is not yet approaching organic-based liquid electrolytes. The studies on the performance enhancement have focused more on crystal chemistry and lithium kinetics, but not enough studies were carried out to elucidate sintering behavior. The dissertation covers LLZO synthesis conditions in terms of Al content, heating rate and precursor type. Then, a potential sintering mechanism related to sintering temperature is introduced. Li detection in electron microscopy techniques and air stability of the LLZO samples are discussed by using ToF-SIMS attached FIB-SEM. In the Citrate-Nitrate LLZO synthesis, the effect of Zirconium source and anionic species on the cubic phase stabilization of LLZO is covered. The thermodynamically favored precursors are also determined and the impurities in the structure have been successfully determined with the use of high-sensitivity Lithium maps in LLZO by using ToF-SIMS attached to Xe ion-source FIB-SEM. In Citrate-Nitrate synthesis, the negative influence of nitrate ions on cubic phase stabilization of LLZO is also for the first time shown. The highest bulk conductivity, 0.211 mS/cm, is reached by solid-state synthesized LLZO sintered at 1200 °C for 12 hours. 129

Lityum iyon pillerin 1990' larda Sony şirketi tarafından ticarileştirilmesi sonrası, taşınabilir mobil cihazlar ve iletişim devrimi insanlığın yaşam şeklini değiştirdi. Uzmanlar benzer şekilde önümüzdeki 10 yılda elektrikli araçların da hızlı bir şekilde içten yanmalı araç satış miktarlarını geçeceğini öngörmektedir. Bu sebeple lityum iyon pillere çok fazla talep olmasına rağmen maliyet, güvenlik ve enerji yoğunluğu açısından hala çözülemeyen bir sorun olarak durmaktadır. Bu çalışmada, lityum iyon pillerin kapasite ve çevrim ömrünü doğrudan etkileyen katot elektrotuna odaklanılmıştır. İçerdiği demir ve silisyum elementleri ile doğada kolayca bulunabilen ve yüksek teorik kapasitesi sebebiyle araştırmacıların ilgisini çeken lityum demir silikat katot tozunun sentezi ve karakterizasyonu üzerine çalışmalar yapılmıştır. Bu çalışmada, katı hal sentezi yöntemiyle üretilen lityum demir silikat tozu için karbon miktarı, sıcaklık, süre, tane boyutu ve faz saflığı üzerine derinlemesine bir çalışma gerçekleştirilmiştir. Çalışmalar sonucunda indirgeyici amaçlı kullanılan karbon miktarı, sentez sıcaklığı ve süresi, karıştırma ortamının faz saflığı ve pil kapasitesini ciddi oranda etkilediği sonucuna varılmıştır. Ayrıca sentezlenen lityum demir silikat katot tozu ile kese tipi yarım hücre üretimi gerçekleştirilmiştir. Üretilen yarım hücre pillerin elektrokimyasal deneyleri gerçekleştirilerek, C/30 çevrim hızında 122 mAh/g kapasite elde edilmiştir. After the commercialization of lithium ion batteries by the Sony company in 1990, the portable mobile devices and communication revolution changed the way people live. Experts similarly predict that in the next 10 years, electric vehicles will quickly exceed the volume of internal combustion vehicles sold. For this reason, despite the high demand for lithium-ion batteries, it still remains an unresolvable problem in terms of cost, safety and energy density. In this work, the lithium ion batteries are focused on the cathode electrode, which directly affects the capacity and cycle life. Studies on the synthesis and characterization of the lithium iron silicate cathode powder, which can be easily found in nature with its iron and silicon elements and attracted the attention of researchers due to its high theoretical capacity. In this study, an in-depth study was conducted on the amount of carbon quantity, temperature, time, particle size and phase purity for lithium iron silicate dust produced by solid state synthesis method. As a result of the studies, the amount of carbon used for reducing purposes, the synthesis temperature and the duration, the phase purity of the mixing environment and the battery capacity were seriously affected. In addition, pouch type half cell production was performed with synthesized lithium iron silicate cathode powder. Electrochemical tests of the produced half-cell batteries were carried out to obtain a capacity of 122 mAh/g at the C/30 cycle rate. 66

Günümüzde, termoelektrik (TE) enerji üretimi teknolojisi, doğal ısı kaynaklarından enerji eldesi için en umut verici yöntemlerden biri olarak kabul edilir. Termoelektrik (TE) olay kısaca, ısı enerjisinin doğrudan elektrik enerjisine dönüşmesi (termoelektrik jeneratör), ya da tersi olarak, elektrik enerjisinin sıcaklık farkına neden olması (termoelektrik soğutucu) olarak ifade edilebilir. Bir TE cihazın verimliliği, `figure of merit` olarak bilinen boyutsuz ZT parametresine bağlıdır. Yüzeylerin ve arayüzlerin iletim özellikleri üzerindeki rolünü daha iyi anlamak için önerilen yeni yaklaşımlar, yeni ve geliştirilmiş özelliklere sahip malzemeler dizayn etmek icin yeni yollar açarlar. Ayrıca, malzemelerin temel özelliklerinin anlaşılması gereksinimi, bu yüksek performanslı malzemelerden ürünler ve cihazlar geliştirmek amacıyla pahalı olmayan üretim yöntemleri geliştirmek kadar önemlidir.Tane sınırları ve arayüzler boyunca elektriksel iletkenliğin bir kaç kat geliştirilebileceği ve engellenebileceği bilinmektedir. Bu nedenle mikroyapısal dizayn, özellile tane sınırları ve arayüzlerin dizaynı istenilen özelliklerin iyileştirilmesi için önemli olmaktadır. Bu bakış açısıyla bu tez kapsamında oksinitrür (SiAlON), karbür (SiC) ve oksit esasli malzemelerin (SrTiO3, La2CuO4, LaNiO3) mikro, nano ve atomik ölçüde arayüzlerin dizaynının transport özelliklerine etkisi incelenmistir. Mikro seviyede ZT parametresini arttırmak icin alternatif bir yöntem önerilmiş ve klasik kompozit yöntemlerine göre 140 kat daha fazla ZT parametresi elde edilmiştir. Nano seviyede SrTiO3 malzemesine La dekorasyonu, tane boyutu etkisi ve sinterleme atmosferinin thermoelektrik özellikler üzerindeki etkisi incelenmiştir. Atomik seviyede ise tabaka kalınlığı ve oksijen içeriğinin La2CuO4-LaNiO3 cok katmanlı yapıların termoelektrik özelliklerine etkisi araştırılmıştır. Thermoelectric (TE) power generation is considered to be one most promising emerging clean energy technologies for harvesting electricity from heat without producing any direct emission of greenhouse gases. The conversion efficiency of a TE material is quantified by a dimensionless quantity called figure of merit, ZT = α2Tσ/κ. A large ZT value corresponds to a TE material with high conversion efficiency, meaning that the TE material is characterized by high Seebeck coefficient (α), high electrical conductivity (σ) and low thermal conductivity (κ). Owing to the tight interrelation between these three physical properties only very few materials currently satisfy these conditions.New approaches suggested for further understanding the role of surfaces and interfaces on transport properties open new ways to design materials with enhanced properties and new functionalities. Additionally, the need for fundamental understanding of material properties is as equally important as the ability to develop scalable and inexpensive manufacturing process.It is known that the electrical transport and thermoelectric properties along grain boundaries and interfaces can be improved or depressed, even by several orders of magnitudes. Therefore, microstructural design particularly of interfaces can be crucial for improving the thermoelectric functionality. From this point of view, in this thesis electric transport properties, Seebeck coefficient and thermal conductivity of oxynitride (SiAlON), carbide (SiC) and oxide (SrTiO3, La2CuO4, LaNiO3) based materials have been investigated by modifying interfaces at the micro, nano and atomic scale. It is found that segregated network approach can improve ZT unusually, La decoration tailored the electrical conductivity whilst multilayer approach is useful for tuning transport properties. 169

Tez (yüksek lisans) - Anadolu Üniversitesi, Anadolu Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Seramik Mühendisliği Anabilim Dalı, Kayıt no: 433710, SiAlON seramikleri, ileri teknoloji alanlarında yoğun olarak kullanılmasına rağmen halen işlenebilirliğini artırma ve ağırlığını azaltma, ısıl, elektrik ve mekanik özelliklerini iyileştirme ihtiyacı duyulmaktadır. Grafen, sahip olduğu mekanik, ısıl ve elektriksel özelliklerinden dolayı, son yıllarda büyük ilgi görerek Al2O3 ve Si3N4 gibi seramiklerde takviye malzemesi olarak kullanılmıştır. Bu çalışmada, Grafen ve Grafen ayrıştırma tekniklerinin, SiAlON seramiklerinin mikroyapı ve özelliklerine olan etkilerinin araştırılması amaçlanmıştır. Bu amaçla, SiAlON seramiklerinin, mekanik özelliklerini kötüleştirmeden, ısıl ve elektriksel özelliklerini arttırmak için SiAlON komposizyonuna ağırlıkça % 2, % 4 ve % 8 oranlarında, sonikasyon ve sonikasyon+mikroakışkanlaştırma teknikleriyle inceltilmiş grafen nano tabakalar (GNP) ilave edilmiştir. GNP katkılı ve saf SiAlON tozlar, aynı şartlar altında spark plazma sinterleme yöntemiyle sinterlenmiştir. X-ışınları difraksiyonu, sertlik ve kırılma tokluğu, ısıl difüzivite, elektriksel ve ısıl iletkenlik ölçümleri farklı yönlerde gerçekleştirilmiştir. Numuneler farklı tekniklerle hazırlanarak, taramalı elektron mikroskobu ile incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar, GNP plakalarını birbirinden ayırmada mikroakışkanlaştırma tekniğinin sonikasyon tekniğine göre daha başarılı olduğunu ve bunun sonucu olarak da, iyi homojenleştirilmiş GNP'lerin SiAlON mikroyapsında homojen bir şekilde dağıldığını göstermiştir. GNP katkısıyla, SiAlON seramiklerinin elektrik ve ısıl özellikleri ile kırılma tokluğu iyileşirken, sertliğin düştüğü gözlenmiştir. Ayrıca, GNP plakalarının, mikroyapıda sinterleme basıncına dik yönlenmelerin, anizotropik iletkenlik ve mekanik özelliklere yol açtığı da belirlenmiştir.

Seramik malzemeler, sahip oldukları yüksek sertlik, yüksek eğme mukavemeti ve düşük yoğunluk sayesinde havacılık/uzay, savunma, otomotiv ve aşındırıcı sektörleri başta olmak üzere pek çok uygulamada ön plana çıkmaktadırlar. İleri teknolojik bir seramik malzeme olan bor karbür (B4C), elmas ve kübik bor nitrürden (c-BN) sonra bilinen en sert üçüncü malzemedir. Diğer pek çok seramik malzemeden daha yüksek sertlik (≈29,1 GPa) ve düşük yoğunluk (2,52 g/cm3), yüksek elastik modül (≈448 GPa) değerlerine sahip olması, ve yüksek kimyasal ve ısıl dayanım özellikleri sayesinde; başta hafif zırhlar olmak üzere balistik uygulamalar, aşındırıcı uygulamalar, ve sahip olduğu çok yüksek nötron absorblama kesit alanı (≈600 barn) sayesinde radyasyon zırhlama/absorplama uygulamaları için yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak oldukça gevrek yapısı ile düşük kırılma tokluğu (≈2,7-3,7 MPa·m1/2) kullanımdaki en büyük dezavantajıdır.Pek çok seramik malzeme kovalent bağ yapısına sahip olduğu için söz konusu seramik malzemelerin ergime sıcaklıkları oldukça yüksektir, bu nedenle döküm gibi konvansiyonel yöntemler ile üretimleri oldukça kısıtlıdır. Seramik malzemeler genellikle toz hammaddelerin sinterlenmesi ile üretilmektedirler. Daha önce yapılmış çalışmalar incelendiğinde B4C'ün sinterlenmesi için genellikle katkılı (metalik, oksit, veya oksit olmayan malzemeler) veya katkısız (monolitik B4C) olmak üzere basınçsız sinterleme, sıcak pres (HP) ve spark plazma sinterleme (SPS) gibi sinterleme yöntemlerinin kullanıldığı görülmüştür. Bu çalışmada B4C numuneleri sinterlemek için nispeten yeni bir yöntem olan spark plazma sinterleme yöntemi kullanılmıştır. SPS yöntemi, diğer sinterleme yöntemlerine göre pek çok avantaja sahiptir. Bu avantajlar; çok yüksek sinterleme hızı, diğer yöntemlere göre daha düşük sinterleme sıcaklığı, tane büyümesinin engellenmesi ve buna bağlı olarak malzeme özellikleri üzerinde pozitif etkiler oluşması olmak üzere örneklendirilebilir. Çalışma kapsamındaki numunelerin üretilmesi için İstanbul Teknik Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü'nde bulunan 20.000 A kapasiteli SPS 7.40 MKVII, SPS Syntex Inc. cihazı kullanılmıştır.Deneysel çalışmalarda B4C, hacimce %5, 10, ve 15 metalik tungsten (W) katkısı ile, kare kesit alanında (50x50x5 mm) spark plazma sinterleme yöntemi ile ilk defa üretilmiştir. Üretilen B4C-W esaslı kompozitlerin, Archimed yöntemi ile yoğunlaşma davranışları, indentasyon yöntemi ile Vickers mikrosertlik ve kırılma tokluğu değerleri, ultrasonik yontem ile elastik ve kayma modülleri, 3-nokta eğme testi ile eğme mukavemeti değerleri, X-ışınları difraksiyonu yöntemi (XRD) ile sinterleme sonrası faz dönüşümü davranışları, taramalı elektron mikroskobisi (SEM) ile mikroyapıları, ve gama transmisyon tekniği ile gama radyasyonu zayıflatma özellikleri değerlendirilmiştir. Numune üretimi öncesi FactSage programı ile proses esnasında gerçekleşmesi olası reaksiyonlar ve buna bağlı olarak oluşan fazlar incelenmiştir. Karakterizasyon çalışmaları Anadolu Üniversitesi Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bölümü laboratuvarlarında, radyasyon zayıflatma deneyleri İstanbul Teknik Üniversitesi Enerji Enstitüsünde gerçekleştirilmiştir. Üretilen numuneler için ticari HS kalite B4C tozu (H.Starck 0.7 µm ortalama tane boyutu, %99.5 saflık) ve metalik tungsten tozu (Alfa Aesar, 60 µm ortalama tane boyutu, %99.8 saflık) kullanılmıştır. Metalik W hacimce %5, 10 ve 15 oranlarında kullanılmıştır. B4C-W numunelerin üretimi için SPS sisteminde 100°C/dak ısıtma hızı, 40 MPa basınç, 4 dakika sinterleme süresi ve değişen sinterleme sıcaklıkları (1500, 1550, ve 1600°C) kullanılmıştır.Kompozit malzemeler iki ya da daha fazla malzemenin istenilen özelliklerini tek malzemede elde eden malzemelerdir. Bu çalışmada, metalik tungstenin, B4C seramiklerine katkısı ile üretilen kompozitlerin, monolitik B4C'ün sahip olduğu düşük kırılma tokluğu performansını iyileştirmesi amaçlanmıştır. Çalışmanın diğer amacı da, B4C'ün radyasyon zayıflatma özelliklerini iyileştirmektir. B4C nötron zırhlama özelliği çok yüksek olan bir malzemedir, ancak bu çalışma ile B4C'e metalik W katılarak gama radyasyonu zayıflatma özelliğinin de geliştirilmesi amaçlanmıştır.Deneysel çalışmalar sonucunda sinterleme sıcaklığı artışının porozite miktarını azalttığı dolayısıyla relatif yoğunluk değerini yükselttiği gözlenmiştir. Hacimce %5 metalik W içeren numunelerde, en düşük relatif yoğunluk değeri %90.73 ile 1500°C sıcaklıkta sinterlenen numunede görülürken en yüksek relatif yoğunluk %95.94 ile 1600°C sıcaklıkta sinterlenen numunede; hacimce %10 metalik W içeren numunelerde, en düşük relatif yoğunluk değeri %92.92 ile 1500°C sıcaklıkta sinterlenen numunede görülürken en yüksek relatif yoğunluk %97.10 ile 1600°C sıcaklıkta sinterlenen numunede; hacimce %15 metalik W içeren numunelerde, en düşük relatif yoğunluk değeri %96.77 ile 1500°C sıcaklıkta sinterlenen numunede görülürken 1550°C ve 1600°C sıcaklıkta sinterlenen numunelerde teorik yoğunluğa ulaşılmıştır. B4C-W esaslı kompozitlerde, sinterleme sıcaklığı artışının, yoğunlaşma davranışı ile orantılı olarak sertlik değerlerini yükselttiği, hacimce W miktarı artışının ise B4C'e göre daha az sert bir faz olan W2B5 miktarının artışına sebep olması nedeni ile sertlik değerlerini düşürdüğü gözlenmiştir. Hacimce %5 metalik W içeren numunelerde en yüksek sertlik değeri 33.16 GPa, en düşük sertlik değeri 30.47 GPa, hacimce %10 metalik W içeren numunelerde en yüksek sertlik değeri 31.20 GPa, en düşük sertlik değeri 29.18 GPa, hacimce %15 metalik W içeren numunelerde en yüksek sertlik değeri 29.18 GPa, en düşük sertlik değeri 27.61 GPa olarak ölçülmüştür. Kırılma tokluğu değerleri sinterleme sıcaklığı artışı ile yükselmekte, ancak hacimce W miktarı artışı ile düşmektedir. Bu düşüşün sebebi B4C-W arasında spark plazma sinterleme esnasında gerçekleşen reaksiyonlar sonucu açığa çıkan grafit nedeni ile olduğu düşünülmektedir. En yüksek kırılma tokluğu değeri hacimce %5 metalik W içeren numunelerde 7.16 MPa·m1/2 iken en düşük kırılma tokluğu 5.36 MPa·m1/2, hacimce %10 metalik W içeren numunelerde en yüksek kırılma tokluğu değeri 6.78 MPa·m1/2 iken en düşük kırılma tokluğu 4.57 MPa·m1/2 hacimce %15 metalik W içeren numunelerde en yüksek kırılma tokluğu değeri 5.15 MPa·m1/2 iken en düşük kırılma tokluğu 5.00 MPa·m1/2 olarak ölçülmüştür. Ultrasonik yöntem ile elastik modül değerleri hacimce %5 metalik W içeren numunelerde ortalama 404.134 GPa, hacimce %10 metalik W içeren numunelerde ortalama 411.395 GPa, hacimce %15 metalik W içeren numunelerde ortalama 307.173 GPa olarak ölçülmüştür. Her bileşim için en yüksek yoğunluğa sahip numunelerin 3-nokta eğme testi ile eğme mukavemetleri ölçülmüştür. %5, 10, ve 15 metalik W içeren numuneler için eğme mukavemetleri sırasıyla 185.31 MPa, 167.18 MPa, ve 143.88 MPa ölçülmüştür.X-ışını difraksiyonu ve taramalı elektron mikroskobu incelemeleri ile elde edilen gözlemler birlikte ele alındığında, bünyeye katılan metalik W'in B4C ile spark plazma sinterleme sırasında reaksiyona girerek W2B5 ve grafit fazlarını oluşturduğu görülmüştür. Bu gözlemi, literatürde bulunan W-B-C üçlü denge ve W-B4C ikili denge diyagramları ile gerçekleştirilen FactSage çalışmaları desteklenmektedir. Spark plazma sinterleme sonrası bünyede oluşan grafit fazı, %5 metalik W içeren numunelerde çok düşük miktarlarda olduğu için X-ışınları difraksiyonu ile ve taramalı elektron mikroskobu geri yansıyan elektron (BSE) görüntülerinde tespit edilememiş, In Lens görüntüleri çekilerek bünye içinde bulunduğu görülmüştür.Gama transmisyon testleri sonucunda metalik W katkısının, B4C'ün gama zayıflatma özelliklerini oldukça geliştirdiği görülmüştür. Cs137 izotopuna karşı B4C'ün lineer zayıflatma katsayısı 0.156 iken B4C-%5 W bileşiminde 0.284, B4C-%10 W bileşiminde 0.386, B4C-%15 W bileşiminde 0.470 olarak hesaplanmıştır. Co60 izotopuna karşı ise B4C'ün lineer zayıflatma katsayısı 0.118, hacimce %5, 10, ve 15 metalik W içeren bileşimlerin ise sırasıyla; 0.218, 0.249, ve 0.274 olarak hesaplanmıştır. Bu sonuçlara göre, sahip olduğu B10 izotopu sayesinde nötron zırhlama kabiliyeti çok yüksek olan B4C'den, metalik tungsten ilavesi ile hem nötron hem gama radyasyonu zırhlayabilen bir malzeme elde edilmiştir. Ceramic materials are extensively used in aeronautics/aerospace, military/defense, automotive and abrasive appliacations due to their unique properties, which are; high hardness, high bending strength and low density. Boron carbide (B4C), being a technical ceramic material, is the third hardest material known to us, after diamond and cubic boron nitride (c-BN). B4C has higher hardness values (≈29.1 GPa), higher elastic modulus (≈448 GPa) and lower density values (2.52 g/cm3) than most of the other ceramic materials as well as having great chemical and thermal resistance properties. Thanks to these attributes, B4C is axtensively used in balistic applications (mostly as light weight armor), abrasive applications (since its very cheaper than diamond), and radiation shielding applications due to its very high neutron absorption coefficient (≈600 barn). Unfortunately being a brittle material with very low fracture toughness (≈2.7-3.7 Mpa·m1/2) being its most disadvantageous property, limiting B4C's applications.Manufacturing ceramic materials is very hard with conventional manufacturing techniques such as casting, since most of the ceramic materials have very high melting temperatures due their covalently bonded structures. Ceramic materials are generally produced by the sintering of their raw materials. It could be seen in previously done researchs in literature that the sintering of boron carbide powders were managed by pressureless sintering, hot-pressing (HP), and spark plasma sintering (SPS) with additives (metallic, oxide, or non-oxide materials) or without additives. In this work, spark plasma sintering, a relatively new method is used for sintering B4C specimens. SPS method have many advantages over other sintering methods. These advantages may be expressed as; very fast sintering rate, lower sintering temperatures than the other sintering methods, prevention of grain coarsening, and positive affects to the properties of the material according to these. In this study, SPS 7.40 MKVII, SPS Syntex Inc. spark plasma sintering system with 20.000 A capacity located at Istanbul Technical University Department of Metallurgical and Materials Engineering is used for production of the samples.In experimental studies, B4C with 5, 10, and 15 volume % metallic tungsten (W) additive in square cross-section (50x50x5 mm) was produced by spark plasma sintering technique for the first time in literature. Characterizations of densification behaviour by the Archimedes method, Vickers microhardness and fracture toughness by the indentation method, elastic and shear stress by ultrasonic testing, bending strength by 3-point bending test, phase behaviour after sintering by X-ray diffraction method (XRD), microstructural properties by scanning electron microscopy (SEM), and gamma radiation shielding properties by gamma transmission technique were accomplished for said B4C-W based composites. Before producing samples, possible reactions that may occur during the process and phases were studied with FactSage thermochemical simulation program. Characterization studies were done at Anadolu University Department of Materials Science and Engineering Laboratories, and radiation studies were done at Istanbul Technical University Energy Institute. Commercial HS grade B4C powder (H.Starck 0.7 µm mean grain size, %99.5 purity) and metallic tungsten powder (Alfa Aesar, 60 µm mean grain size, %99.8 purity) were used for the production of said samples. Metallic W was added to the B4C matrix as 5, 10, and 15 volumetric %. 100°C/minute heating rate, 40 MPa uniaxial pressure, 4 minute sintering time and differing sintering temperatures starting from 1500°C were used as process parameters for the production of B4C-W based composite samples by spark plasma sintering technique.Composite materials are materials which have the desired properties of two or more materials without losing said properties of both or more materials. In this study, it was aimed to use metallic tungsten as an additive to B4C in order to produce B4C-metallic tungsten based composite materials with better fracture toughness performance than monolithic B4C without losing high hardess value of B4C. The other purpose of the study is improvement of radiation shielding properties of B4C. B4C is a material with great neutron shielding properties, and it is used extensively in nuclear applications. It was aimed to improve gamma radiation shielding properties of B4C by the addition of metallic tungsten to B4C with this study.It was seen that increasing sintering temperature deacreased the quantity of porosities within the matrix, thus increasing relative density values of samples. The lowest relative density was found to be 90.73% for the sample sintered at 1500°C sintering temperature, and the highest relative density found to be 95.94% for the sample sintered at 1600°C sintering temperature for 5 vol. % metallic W containing samples, whereas the lowest relative density was found to be 92.92 % for the sample sintered at 1500°C sintering temperature, and the highest relative density found to be 97.10% for the sample sintered at 1600°C sintering temperature for 10 vol. % metallic W containing samples. Last of all, the lowest relative density was found to be 96.77% for the sample sintered at 1500°C sintering temperature, and theoretical density were reached for the sample sintered at both 1550 and 1600°C sintering temperatures for 15 vol. % metallic W containing samples.It was observed that increasing sintering temperature increased hardness values due to better relative density values of the samples, but increasing metallic W content of the composition decreases said hardness values because of the increase in the quantity of W2B5 phase in the spark plasma sintered composite bodies. For the samples containing 5 vol. % metallic W, the highest hardness value found to be 33.16 GPa for the sample sintered at 1600°C sintering temperature, and the lowest hardness value found to be 30.47 GPa for the sample sintered at 1500°C sintering temperature, for the samples containing 10 vol. % metallic W, the highest hardness value found to be 31.20 GPa for the sample sintered at 1600°C sintering temperature, and the lowest hardness value found to be 29.18 GPa for the sample sintered at 1500°C sintering temperature, for the samples containing 15 vol. % metallic W, the highest hardness value found to be 29.18 GPa for the sample sintered at 1600°C sintering temperature, and the lowest hardness value found to be 27.61 GPa for the sample sintered at 1500°C sintering temperature. Fracture toughness properties behave the same way as the hardness, increasing sintering temperature increased fracture toughness due to better relative density values of the samples, and decrease with increased metallic W content. It is believed that graphite occurance due to the reactions between B4C-W suring spark plasma sintering causes the decrease in fracture toughness values. The highest fracture toughness value found to be 7.16 MPa·m1/2 for the sample sintered at 1600°C sintering temperature, and the lowest fracture toughness found to be 5.36 MPa·m1/2 for the sample sintered at 1500°C sintering temperature with 5 vol. % metallic W. The highest fracture toughness value found to be 6.78 MPa·m1/2 for the sample sintered at 1600°C sintering temperature, and the lowest fracture toughness found to be 4.57 MPa·m1/2 for the sample sintered at 1500°C sintering temperature with 10 vol. % metallic W. The highest fracture toughness value found to be 5.15 MPa·m1/2 for the sample sintered at 1600°C sintering temperature, and the lowest fracture toughness found to be 5.00 MPa·m1/2 for the sample sintered at 1500°C sintering temperature with 15 vol. % metallic W. Fracture toughness values of all the B4C-metallic tungsten based composite samples are higher than monolithic B4C observed in the literature. It may be said that, adding metallic W to B4C matrix increases fracture toughness values greatly whilst decreasing hardness values. It was measured by ultrasonic testing that the samples with 5 vol. % metallic W have 404.134 GPa elastic modulus and 144.965 GPa shear modulus, the samples with 10 vol. % metallic W have 411.395 GPa elastic modulus and 142.848 GPa shear modulus, and the samples with 15 vol. % metallic W have 307.173 GPa elastic modulus and 109.191 GPa shear modulus. Bending strength values of the samples with the highest relative densities for each composition were measured with 3-point bending test. Bending strength of the sample with highest relative densities were found to be 185.31 MPa for 5 vol.% metallic W containing sample spark plasma sintered at 1600°C, 167.18 MPa for 10 vol.% metallic W containing sample spark plasma sintered at 1600°C, and 143.88 MPa for 15 vol.% metallic W containing sample spark plasma sintered at 1600°C.It was observed with X-ray diffraction and scanning electron microscopy investigations that metallic W reacts with B4C in spark plasma sintering process to produce W2B5 and graphite. This observation was supported by W-B-C ternary phase diagrams, W-B4C binary phase diagrams found in the literature and FactSage outputs. Since the graphite phase produced during spark plasma sintering process is very low quantitevely in the samples containing 5 vol.% metallic W, it could not be observed by X-ray diffraction and back scattering electron (BSE) images with scanning electron microscopy, In Lense imaging was employed.It was observed with gamma transmission tests that adding metallic tungsten to B4C greatly increases gama attenuation behaviour of B4C. Linear attenuation coefficint of B4C-%5 W composition was calculated as 0.284, B4C-%10 W composition was calculated as 0.386, and B4C-%15 W composition was calculated as 0.470, whereas monolithic B4C has 0.156 against Cs137 isotope. Linear attenuation coefficint of B4C-%5 W composition was calculated as 0.218, B4C-%10 W composition was calculated as 0.249, and B4C-%15 W composition was calculated as 0.274, whereas monolithic B4C has 0.118 against Cs137 isotope. It was concluded that adding metallic tungsten to B4C, which is a material with great neutron shielding behavior thanks to the B10 isotope, produces a material which has both neutron and gamma radiation shielding capacity, according to these results. 112

Si3N4 seramikler, ısıl iletkenliğin önemli olduğu, elektrik gücünü dönüştürebilen ve etkin şekilde kontrol edebilen elektronik cihazlar, endüstriyel robotlar dahil çeşitli uygulamalarda yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Elektronik devrelerde cihazın performansını, malzemelerin sahip olduğu mekanik ve ısıl özellikler belirlemektedir. Oluşan yüksek ısıl iç gerilmeler seramik altlıklarda çatlak oluşmasına neden olurlar. Bu nedenle hem yüksek mukavemet hem de yüksek ısıl iletkenlik ayrıca elektriksel yalıtkanlık bu altlıklar için gereklidir. Bu doktora tezinde, Al2O3 ve AlN gibi malzemelerin kullanıldığı, ısıl iletkenlik ve elektriksel yalıtkanlık özelliklerinin bir arada kullanımının önemli olduğu alanlarda alternatif olabileceği düşünülen, düşük maliyetli Si3N4 seramik üretim parametrelerinin belirlenmesi ve üretilen bu ürünlerin karakterizasyonunun yapılması amaçlanmıştır. Si3N4 seramiklerin üretiminde yaygın kullanılan pahalı UBE Si3N4 tozuna alternatif, ekonomik Silzot ve Yantai tozları kullanılarak, toz türü, tane boyutu gibi başlangıç toz parametrelerinin, sinterleme tekniği, sinterleme sıcaklığı, süresi, basıncı, sinterleme sonrası ısıl işlem gibi proses parametrelerinin, Y2O3, Yb2O3 gibi sinterleme ilave türleri ve SiC gibi ısıl iletkenliği yüksek ikincil fazların, tane sınır fazlarının amorf veya kristalin olması gibi içyapıyı değiştiren parametrelerin, Si3N4 seramiklerinin ısıl özellikleri üzerine etkisi araştırılmıştır. Çalışmalar sonucunda, en fazla SiC ilavesi ve sinterleme sıcaklığının yani yoğunluğun ve tane büyümesinin ısıl iletkenliği arttırdığı, kristalin fazların ise düşürdüğü tespit edilmiştir. Si3N4 ceramics are widely used various applications such as electronic devices and industrial robots. This devices capable of converting electrical power and which can control effectively. Mechanical and thermal properties of materials determine performance of the device in the electronic circuit. Internal stresses due to the high heat causes crack initiation in the ceramic substrates. Therefore, high strength, high thermal conductivity and electrical insulation are necessary for this substrates. In this thesis, cost effective Si3N4 powders were used instead of Al2O3 and AlN which are used in both thermal conductivity and insulation applications. Also, determination of fabrication parameters and their characterizations were purposed. Economic Silzot and Yantai Si3N4 powders were used as alternative powder instead of expensive UBE powder. Effect of the powder type, particle size, sintering method, sintering temperature, time and pressure on thermal conductivity were investigated. Moreover, effect of the heat treatment after sintering, sintering additives as Y2O3 and Yb2O3 on thermal properties was analyzed. Finally, addition of high thermal conductive secondary phases as SiC, effect of the amorphous and crystalline grain boundary phases on thermal properties was determined. As a result of study, thermal conductivity of the silicon nitride ceramics has been increased with SiC addition and sintering temperature (due to high density and grain growth). Also, thermal properties were decreased with the crystalline phases. 258

Işık yayan diyotlar (LED'ler) katı hal aydınlatma sistemlerinin bir türü olup, düşük enerji tüketimi, uzun servis ömrü, ısı ve titreşim şoklara dayanıklı, kızılötesi ve ultraviyole radyasyon içermemesi, çevre dostu olması gibi üstün özellikleri nedeniyle yeni nesil aydınlatma sistemleri olarak adlandırılır. Son yıllarda LED uygulama alanlarında SiAlON fosfor tozları da tercih edilmeye başlanmıştır. Bunun nedeni, yer değiştirmiş Al ve O atomlarının sayesinde Eu, Yb, Ce ve Pr gibi çeşitli nadir toprak (RE) element atomları -SiAlON kristal yapılarında farklı türde ara-yer atomik boşluklarına yerleşebilmesidir. Bu sayede, kafes içerisinde yer alan RE element atomlarının ultraviyole (UV) ve mavi ışık ile uyarılmaları sonucunda, RE atomlarının elektronik yapılandırma geçişlerine (4f5d gibi) bağlı olarak elektromanyetik spektrumun çok geniş dalga boyu aralığında (400–700 nm) mükemmel bir yayınım sergiledikleri keşfedilmiştir. Fakat üretimlerinde, Si3N4, AlN, SiO2 ve Al2O3 gibi yüksek saflıkta hammaddeler kullanılmasının yanı sıra, gaz basınçlı sinterleme (GPS), izostatik sıcak presleme (HP) gibi üretim metodları kullanılarak yüksek sıcaklıkta üretilmesinden dolayı maliyeti oldukça yüksektir. Bu tezin amacı, LED uygulamalarında kullanılmak üzere farklı dalga boyu aralıklarında yayınım gösterebilecek farklı RE elementleri (Yb+2, Sm+2 ve Ce+3) ile aktive edilmiş -SiAlON fosfor tozlarını doğal kaolen hammaddesinden CRN tekniğini kullanarak düşük maliyetle sentezlemek ve elde edilecek ürünleri karakterize etmektir. Bu amaç doğrultusunda numuneler farklı kompozisyonlar, katkı miktarları, sinterleme sıcaklıkları ve süreleri denenerek üretilmiştir. Üretilen -SiAlON fosfor tozlarının faz içeriği ve yüzde miktarları X-Işını kırınım (XRD) tekniği ve Rietveld analizi ile belirlenmiştir. Başarılı tozların hızlandırma ve yayınım dalga boylarını içeren fotolüminesans (PL) ölçümleri bir flüoresan spektrometresi, mikroyapı incelemeleri ise taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve geçirimli elektron mikroskobu (TEM) esaslı analitik (enerji saçınımlı X-Işını (EDX)) teknikleri kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Elde edilen veriler değerlendirildiğinde, her katkılanan toz için tek faz Yb+2, Sm+2 ve Ce+3 katkılı -SiAlON elde edilmiş, β-SiAlON: Yb+2 tozu 520-570 nm arasında yeşil ve yeşilimsi sarı renklere karşılık gelen geniş bir yayınım spektrumu sergilerken, β-SiAlON: Sm+2 tozu 645-700 nm arasında geniş bir kırmızı yayınım spektrumu sergilemiş, β-SiAlON: Ce+3 tozu ise 460-510 nm arasında geniş bir mavi yayınım spektrumu sergilemiştir. The light emitting diodes (LEDs), which are a kind of solid-state lighting systems, are called next generation lighting systems due to their oustanding properties that are low energy consumption, long service life, high impact and vibration resistance, infrared and ultraviolet radiation-free, eco friendly. Recently, SiAlON phosphor powders has been begun to preferred in the LED application areas. Because of that, various rare earth (RE) elements' atoms, such as Eu, Yb, Ce, Tb, Sm and Pr can be incorporated into a number of interstitial sites existing in β-SiAlON crystal structures due to Al and O substitution. In this way, it was discovered that, RE elements' atoms, located within the lattice structure, show excellent emission between a wide wavelength range of the electromagnetic spectrum (400-700nm) depending on electronic transition (4f5d) as a result of ultraviolet and/or blue light excitation. However, because of it is produced at high temperature by utilizing such methods GPS (Gas Pressure Sintering), HP (Hot Pressing), in addition to using high quality raw metarials. The aim of this thesis, is to synthesize, for the first time in the literature, RE activated β-SiAlON phosphor powders, having a broad wavelength emission to be used in LED applications as a low-cost high-technology materials, derived from naturally occurring kaolin raw materials via CRN technique. phase composition and quantitative analysis of β-SiAlON phosphor powders were been determined by XRD and Rietveld methods. The photoluminescence properties of synthesized SiAlON phosphors were been performed by florescence spectrometer using excitation and emission wavelength coming from samples. Also, microstructural examinations were been carried out with a scanning electron microscope (SEM) and transmission electron microscopy (TEM)-based analytical (energy dispersive X-ray (EDX)) techniques. When the obtained data were evaluated for each doping powder, single phase Yb+2, Sm+2 and Ce+3 doped β-SiAlON been attained, β-SiAlON:Yb+2 powder exhibited a wide range of broadcast spectrum between 520-570 nm corresponding to green and greenish yellow, β-SiAlON:Sm+2 exhibited red powder wide range of broadcast spectrum between 645-700 nm, lastly β-SiAlON:Ce+3 powder showed a large blue broadcast spectrum between 460-510 nm. 129

Tez (yüksek lisans) - Anadolu Üniversitesi, Anadolu Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Anabilim Dalı, Kayıt no: 385100, Vücud içerisinde yük altında kalan bölgelerde kullanılan biyomalzemeler gerinim gevşemesi ve yetersiz biyouyum problemlerinden müzdariptir. Bu çalışmanın amacı, mekanik olarak vücut kemiğine uyumlu gözenekli Ti6Al4V alaşım köpüklerinin üretimi ve apatit oluşumuna imkan veren biyoaktif yüzeylerin eldesi hidrotermal işlemlerle elde etmektir. Magnezyumun toz karışımlarından buharlaştırılmasıyla gözenek elde edilen yöntemde %100 açık hücreli, gözenek miktarı %53-66 arasında ve elastisite modülü sırasıyla 7.6-1.0 GPa arasında değişen, vücut kemiğine uygun alaşım köpükleri üretilmiştir. 5 M'lık NaOH sulu çözeltisinde 60 oC sıcaklıkta 24 saat süreyle alkali işlem gören köpük yüzeylerinde ağırlıklı olarak biyoaktif sodyum titanat hidrojel (Na2Ti3O7.nH2O) tabakası oluşmuş, alkali işlem ardından 600oC'de yapılan ek işlemlerle tabakanın yoğunluğunun arttığı ve jel tabakasının sodyum titanat tabakalarına dönüştüğü gözlenmiştir. Ek ısıl işlemlerin titanat tabakasının mekanik kararlılığını arttırmasına rağmen köpük mekanik özelliklerini kötüleştirmiştir. Fakat, argon atmosferinde yapılan ısıl işlemin havada yapılana nazaran köpük akma dayancı ile sünekliğinde daha az düşüşe ve ısıl işlem sırasında yüzeyde daha az sodyum kaybına neden olduğu görülmüştür. Yapay vücut sıvısı (YVS) içinde yapılan testlerde ise alkali işlem gören yüzeye sahip köpüklerin biyoaktivitesinin en yüksek olduğu ve 5 gün içeresinde yüzeyin tamamında hidroksiapatit oluşumunun gerçekleştiği belirlenmiştir. 25 günlük testler sonunda biyoaktiflik açısından alkali işlem görümüş numuneyi surasıyla argon ve havada ısıl işlem görmüş numuneler izlemiş, yüzey işlemi görmeyen numunede ise kaydadeğer bir hidroksiapatit oluşumu gözlenmemiştir.

Silisyum nitrür (Si3N4) esaslı malzemeler, gösterdiği yüksek mukavemet, tokluk ve düşük yoğunluk sayesinde yüksek sıcaklık uygulamalarında kullanılmaktadır. Si3N4'ün mekanik ve kimyasal özellikleri, yapıya alüminyum ve oksijenin katılmasıyla daha da geliştirilebilmektedir ve bu malzemeler SiAlON olarak adlandırılmaktadır. Yüksek sıcaklık uygulamalarında sürünme deformasyonu, malzemenin kullanılabilirliğini ve ömrünü belirlemektedir. Malzemelerin yüksek sıcaklık dayanımını arttırmak için, camsı fazın ötektik sıcaklığına göre, ötektik sıcaklık altı (BET) veya ötektik sıcaklık üstü (AET) ısıl işlemler uygulanabilmektedir. Bu çalışmada, Er-Sm-Ca çoklu katyon sistemine ve %10 SiC ikincil fazına sahip β-SiAlON malzemelerin farklı ısıl işlemler (BET, BET+AET ve oksidasyon) sonucundaki sürünme dayanımları ve ısıl işlem görmemiş numunelerde yoğunluk farkının sürünme davranışına olan etkisi incelenmiştir. Numuneler 1350 – 1390°C sıcaklıkta 100 MPa eğilme gerilimi altında 72 saat süreyle hava ortamında dört nokta eğilme testine tabi tutulmuşlardır. Sürünme öncesi ve sonrasındaki mikroyapı karakterizasyonu X-ışını difraktometresi (XRD) ve mikroskopi teknikleriyle (SEM ve EDX) yapılmıştır. Sürünme testleri sonucunda BET ısıl işlemi görmüş numunelerin sürünme dayanımının, ısıl işlem görmemiş ve yüksek yoğunluklu malzemelerden daha iyi olduğu belirlenmiştir. Ayrıca, ısıl işlem görmemiş düşük yoğunluklu numunelerde, malzemelerin sürünme dayanımının arttığı saptanmıştır. Silicon nitride (Si3N4) based materials are used in high temperature applications due to their high strength, toughness and low density. The mechanical and chemical properties of Si3N4 can be tailored further with the addition of aluminum and oxygen into the structure, which are called SiAlON materials. Creep deformation determines the usage and life of the materials in high temperature applications. In order to increase the high temperature resistance, materials can be subjected to below eutectic temperature (BET) or above eutectic temperature (AET) heat treatments, according to the eutectic point of the glassy phase. In this study, the influence of different heat treatments (BET, BET+AET and oxidation) and density difference of as-received samples on the creep behavior of the β-SiAlON materials that have Er-Sm-Ca multi cation system and %10 SiC as secondary phase were investigated. Samples were subjected to four-point bending test in air atmosphere under 1350 – 1390°C temperatures and 100 MPa flexural stress for 72 hours. Microstructural characterizations of the samples were carried out by X-ray diffraction (XRD) and microscopy techniques (SEM and EDX) before and after creep tests. According to the creep test results, samples subjected to BET heat treatment show better creep performance than the high density as-received ones. Moreover, increase in creep resistance is identified in low density as-received samples. 95

Bu çalışmada ilk olarak yurt dışından temin edilen sinter spinel yerine yerli hammadde kullanılarak sinter spinel üretilmiştir. Üretilen spinelin yoğunluk ve açık porozite ölçümleri gerçekleştirilmiş, mineralojik ve faz analizleri X-ışınları difraktometresi (XRD), mikroyapı incelemesi ise taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile yapılmıştır. İkinci olarak da çimento döner fırınlarının sinter bölgesinde kullanılan ve yurt dışından temin edilen refrakterlere alternatif refrakter tuğla, üretilen sinter spinel ve tamamıyla yerli hammaddeler kullanılarak üretilmiştir. Üretilen refrakterlere su emme, yoğunluk, gözenek miktarı, soğukta basma mukavemeti, ısıl genleşme, üç nokta eğme testleri uygulanmış ve korozyon davranışları incelenmiş ve bu özellikleri etkileyen parametreler araştırılmıştır. Refrakter numunelerin SEM incelemeleri yapılmıştır. Mukavemet, elastik modül, kırılma tokluğu, kırılma yüzey enerjisi, iş enerjisi değerleri ölçülmüş ve ısıl stres/şok parametreleri R, R''', R'''', Rst) ile γWOF/γ oranları hesaplanmıştır. Tamamen yerli hammaddeler kullanılarak çimento döner fırınlarının sinter bölgesi için uygun MgO-MgAl2O4 refrakter üretilmiştir. In this study, at first sinter spinel was produced using local raw materials instead of imported sinter spinel. The density and open porosities of the produced spinels were measured. Mineralogical and phase analysis of the spinels were conducted with X-ray diffractometer (XRD) whereas microstructure of these spinels were examined with scanning electron microscopy (SEM). Secondly, sinter spinel that was produced in this study and local raw materials were used for the production of refractory bricks as an alternative to imported refractories used in the sinter zone of cement rotary kilns. Water absorption, density, porosity, cold bending strength, thermal expansion, three-point bending tests were applied to produced refractories and their corrosion behavior were examined. Parameters that affect these characteristics were investigated. SEM investigations of refractory samples were also conducted. Bending strength, elastic modulus, fracture toughness, fracture surface energy, work energy values were measured, and thermal stress/shock parameters (R and R''', R'''' , Rst) and γwof/γ ratio were calculated. Finally, it was shown that, MgO-MgAl2O4 refractory can be produced suitable for sinter zone of cement rotary kiln by using local raw materials 170

Tez (yüksek lisans) - Anadolu Üniversitesi, Anadolu Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Anabilim Dalı, Kayıt no: 1036832, Arkeolojik buluntuların karakterizasyonu, geçmiş dönemde yaşamış toplumların teknolojik bilgi birikimlerinin aydınlatılmasında oldukça önemlidir. Bu çalışmada, Makedonya?da bulunan 14 ve 15. yüzyıl erken Osmanlı ve Geç Bizans Dönemlerine ait sırlı ve sırsız seramik örneklerin ve metal eserlerin karakterizasyonu gerçekleştirilmiştir. Bu bağlamda, seramik ürün guruplarının üretim süreçlerine yönelik parametreler (bünye ve astar tabakalarında kullanılan hammaddeler, pişirim sıcaklıkları veatmosferi, mikroyapısal özellikleri v.b.) tespit edilmeye çalışılmıştır. Örneklerin mikroyapısal ve mikrokimyasal çalışmaları taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve buna bağlı enerji saçınımlı X-ışını spektroskopisi (EDX), kimyasal analizleri dalga boyu saçınımlı X-ışını floresans (WDXRF), mineralojik ve yüzey analizleri X-ışını difraktometresi (XRD), Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FTIR) ve mikro-Raman ile yapılmıştır. Çalışma sonucunda tüm analiz sonuçları değerlendirilerek, sözkonusu dönemlerin seramik ve metalik malzeme üretim teknolojileri anlaşılmaya çalışılmıştır. Seramik bünyelerin pişirim sıcaklıklarının 600-950?C arasında değişilebildiği belirlenmiştir. Mikro-Raman analizleri ile tüm numunelerin sır pişirim sıcaklıklarının 800?C?nin altında olduğu tespit edilmiştir. Metalik eserlerin ise bakır, kalay ve kurşun ağırlıklı üretim teknolojileri ile üretildikleri, bezemelerde ise gümüş işlemeler kullanıldığı görülmüştür.

Karbür esaslı seramik-metal karma yapılar; zırh, havacılık ve elektronik uygulamaları ile otomotiv sektörü gibi pek çok kritik uygulama alanında karşımıza çıkmaktadır. SiC-B4C-Al ve B4C-Al seramik-metal karma yapıların özellikle arayüzeylerinde meydana gelen tepkimelerin geçirimli elektron mikroskobu (TEM) teknikleri ile incelenerek ıslatma mekanizmasının açıklanması önem taşımaktadır. Bu çalışmada, basınçsız emdirme yöntemiyle üretilmiş SiC-B4C-Al ve B4C-Al seramik-metal karma yapılarda oluşan tepkime ürünleri farklı TEM teknikleri ile belirlenmeye çalışılmıştır. X ışınları kırınımı (XRD) tayini ile karma yapılarda bulunan evreler (fazlar) tespit edilmiştir. Taramalı elektron mikroskobu enerji dağılım x ışını spektrometresi (SEM-EDXS) tekniği kullanılarak sistemde oluşan evrelerin kimyasal içeriği belirlenmeye çalışılmış ancak hafif element (bor ve karbon) içeriğinden dolayı reaksiyon ürünleri somut olarak belirlenememiştir. Yapılan elektron enerji kayıp spektrometresi (EELS) ve enerji filtrelenmiş geçirimli elektron mikroskobu (EFTEM) analiz sonuçlarıyla her iki sistemde de temel tepkime ürününün Al3BC olduğu tespit edilmiştir. The carbide based ceramic-metal composites are encountered in many critical application areas like armour, aviation, electronics and the automotive industry. Explanation of the wetting mechanism in the SiC-B4C-Al and B4C- Al ceramic-metal composite systems, especially the characterization of interfacial reactions by using transmission electron microscope (TEM) techniques is important. In this study, reaction products of the SiC-B4C-Al ve B4C-Al composites which were produced with pressureless melt infiltration method were determined by using various TEM techniques.The present phases in the system were determined by using x-ray diffraction (XRD) technique. The chemical composition of the reaction products were tried to be identified by scanning electron microscope-energy dispersive x-ray spectrometer (SEM-EDXS) techniques, but due to the fact that some reaction products contains light elements, like boron and carbon, could not be determined explicitly. Based on electron energy loss spectrometer (EELS) and energy filtered transmission electron microscope (EFTEM) results, it was identified that Al3BC is the main reaction product in both systems. 103

Seramik-metal kompozitler, seramiklerin düşük yoğunluk, yüksek elastik modülü, sertlik ve dayanımları ile metallerin yüksek süneklik ve tokluk özelliklerinin birleştiği ve monolitik seramiklere göre daha ucuz üretime olanak tanıyan, bu özellikleri nedeniyle savunma sanayinde ve diğer pek çok sanayi dalında yaygın kullanım alanı bulabilecek özellikte malzemelerdir. Seramik-metal kompozitlerinin balistik ve mekanik özellikleri içerdikleri fazlara ve bu fazların yapıdaki dağılımlarına bağlıdır. Bu çalışmada, basınçsız tepkin emdirme yöntemiyle üretilen seramik-metal kompozitlerdeki fazların tespitinin özellikle Taramalı Elektron Mikroskobu-Geri Saçınan Elektron Kırınımı (SEM-EBSD) teknikleri kullanılarak gerçekleştirilmesi amaçlanmıştır. Faz analizinde uygun olan çalışma yönteminin X-ışını Kırınımı (XRD), SEM-EBSD ve Geçirimli Elektron Mikroskobu (TEM) tekniklerinin birbirini destekler şekilde kullanılması olduğu belirlenmiştir. Çok küçük tane boyutuna sahip fazların tespitinde EBSD tekniği yerine XRD ve/veya TEM tekniklerinin kullanılmasının daha uygun olduğu sonucuna ulaşılmıştır. The ceramic-metal composites combine the low-density, high elastic modulus, hardness and strength properties of ceramics and high ductility and toughness properties of metals with lower production cost compared to monolithic ceramics. Therefore, they can find widespread use in defense and many other industries. Ballistic and mechanical properties of a ceramic-metal composite depend on its phases and their distribution in microstructure. The aim of this study was to determine the phases of ceramic-metal composites produced by pressureless reactive melt infiltration by using Scanning Electron Microscopy-Electron Backscatter Diffraction (SEM-EBSD) techniques. It was determined that for phase analysis X-Ray Diffraction (XRD), SEM-EBSD and Transmission Electron Microscopy (TEM) techniques must be used in combination. It was concluded that XRD and/or TEM techniques are more suitable than EBSD to determine phases with tiny particle sizes. 130

Tez (yüksek lisans) - Anadolu Üniversitesi, Anadolu Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İleri Teknolojiler Anabilim Dalı, Kayıt no: 181975, Kurşunsuz piezoelektrik seramikler, Avrupa Birliğinin ve daha pek çok ülkenin kurşun dâhil zararlı maddelere getirdiği kısıtlamalardan sonra, çok önemli bir araştırma alanı olmuştur. Sodyum potasyum niyobat (Na0.5K0.5NbO3 – KNN) rekabetçi özelliklerinden dolayı üzerine en çok çalışılan kurşunsuz piezoseramiklerden biridir. İyi piezoelektrik özelliklerine rağmen düşük sinterlenme eğilimi bu malzemelerin uygulamasını kısıtlamıştır. KNN’in sinterlenme iyileştirmenin en etkili yollarından bir tanesi ilaveli sinterlemedir. Çinko oksit (ZnO) ile katkılamanın yoğunlaşmayı iyileştirdiği bilinmesine rağmen bunu kristal yapıya girerek mi yoksa sıvı faz oluşturarak mı yaptığı net değildir. Bunu anlamak için derin mikroyapısal analizler gerekmektedir. Taramalı elektron mikroskobu (SEM) bunu analiz etmekte yetersiz kalır. Bu yüzden Zn ile katkılanmış KNN’in, tane sınırı fazlarının ve atomik yapısının analizi geçirimli elektron mikroskobu (TEM) tekniğiyle yapılırken SEM yardımcı bir teknik olarak kullanılmıştır. Model deney olarak difüzyon çifti çalışması yapılmış, ayrıca SPS yöntemi ile hazırlanan numunelerden yapılan TEM analizleri, hızlı sinterleme imkanı sağladığı için ara reaksiyonların gelişimini anlamada yardımcı olmuştur. ZnO ilavesinin sıvı faz oluştuğunu görülmüş, KNN örgüsüne Zn atomlarının girdiği yönünde bulgular elde edilmiş fakat sistemin yapısı gereği bunun kesin olarak belirlenebilmesi için ek analizler yapılması gerektiği sonucuna varılmıştır.

Tez (yüksek lisans) - Anadolu Üniversitesi, Anadolu Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İleri Teknolojiler Anabilim Dalı, Kayıt no: 181778, Çok kristalli malzemeler tek kristal tanelerinin bir araya gelmesiyle oluşur ve genellikle tanelerin yönlenmesi gelişigüzeldir. Eğer malzeme içinde kristallografik yönlenmeler rastgele değil ve tercihli bazı yönlenmeler varsa bu yapıya yönlenmiş (textured) yapı denir. Kristallerin tercihli yönlenme yüzdesine bağlı olarak yönlenmeler zayıf, orta ve güçlü şeklinde sınıflandırılabilir. Birçok malzemenin anizotropik kristal yapısına sahip olması nedeniyle malzemelerin özellikleri yöne bağlı olarak değişmektedir. Son zamanlarda yönlenmiş malzeme üretmek üzere değişik yöntemler geliştirilmiştir. Malzemelerdeki yönlenmenin saptanması, geri yansıyan elektron difraksiyonu (EBSD), x-ışınları difraksiyonu (XRD) ve geçirimli elektron mikroskobu (TEM) tekniklerinin kullanımı ile yapılabilir. EBSD tekniği, taramalı elektron mikroskobundan (SEM) mikron altı çözünürlükte kristallografik bilgi elde etmeyi sağlayan önemli bir teknik olup, incelenen malzemenin kristal yapısı, morfolojisi, kimyası ve fiziksel özellikleri arasındaki bağlantı hakkında bilgi edinmemizi sağlar. Bu çalışmada, karbon nanotüplerin üretimi için altlık olarak kullanılmak üzere yönlendirilmiş çekirdekle kontrollü tane büyümesi (TGG) yöntemi ile üretilen Fe-katkılı alümina seramiklerin yönlenme derecesi, EBSD tekniği kullanılarak ilk kez saptanıp, yönlendirilmiş alümina altlıkların üretimi ve EBSD için numune hazırlamada takip edilecek optimum koşullar belirlenmiştir.

Tez (doktora) - Anadolu Üniversitesi, Anadolu Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Seramik Mühendisliği Anabilim Dalı, Kayıt no: 190129, Son yılllarda geliştirilen yeni üretim teknolojisi kuru dekorasyon, seramik yer ve duvar karolarının, özellikle de porselen karoların daha iyi teknik ve estetik özellikte üretilmesini sağlamıştır. Kuru dekorasyon yarı mamul halindeki motifin preslenmeye hazır bir ya da birden fazla toz tabakası ile ya da daha önceden preslenmis altlık üzerine uygulanması ile oluşturulmaktadır. Yarı mamul ürünler farklı sistemler ile öğütülüp elenerek uygun tane boyut dağılımına ayarlanan ve toz sır, grit, granül olarak isimlendirilen fritler olup, kompozisyonlarına bağlı olarak karo pisirimi esnasında ısıl islem ile birlikte kristallenme eğilimindedirler. Devitrifikasyonla oluşan kristaller ve artık camsı faz, sertliği ve mekanik mukavemeti yüksek cam-seramik kompozit yapıyı oluştururlar. Bu kristallerin görünümü karonun mermer, granit, taş gibi doğal ürünlerden ayırt edilemeyecek estetik ve teknik özellikler kazanmasını sağlar. Bu çalışmada, daha önce üretilen malzemelerin kompozisyonlarına bakılarak yeni kompozisyonlar dizayn edilmiş ve mat-transparan ve mat-opak görünüm sergileyen yarı mamul ürünler üretilerek karakterizasyonları yapılmıştır. Maliyetler gelistirilen mat-transparan ürün ile % 79, mat-opak ürün ile % 87 oranında azaltılmıştır.

Refrakter malzemelerin kullanımında ani ve tekrarlı sıcaklık değişimleri, yapıda çatlaklara veya mevcut çatlakların yayılmasına ve dolayısıyla kırılmalara neden olmaktadır. Bu nedenle, malzemelerin termo-mekanik özelliklerinin bilinmesi ve malzemenin güvenli bir şekilde kullanılması önemlidir. Manyezit tuğlaya fused ve sinter spinel eklenmiş ve ilavelerin refrakter malzemelerin fiziksel, ısıl ve mekanik özelliklerine etkileri incelenmiştir. Bu çalışmada manyezite değişik oranlarda fused ve sinter spinel ilave edilerek hazırlanan refrakterlere su emme, yoğunluk, gözenek miktarı, soğukta basma mukavemeti, sıcakta kırılma mukavemeti, ısıl genleşme, üç nokta eğme testi ve ısıl şok deneyleri yapılmış olup refrakter numunelerin ve hammaddelerin X-ışınları difraksiyonu (XRD) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile minerolojik ve faz analizleri yapılmıştır. Yapılan çalışmaların sonucunda seçilen reçetelere 500 ve 1000 oC'de ısıl şok uygulanmış, ısıl şok sonrası refrakterlerin mukavemet, elastik modül ve relatif mukavemet değerlerindeki değişimler incelenmiştir. MgO-fused spinel içeren refrakterlerin mekanik ve ısıl özelliklerinin MgO ve MgO-sinter spinel içeren refrakterlerden daha iyi olduğu belirlenmiş, MgO-spinel refrakterlerde kullanılması gereken optimum spinel miktarı tespit edilmiştir. The repitation of temperature variations causes or propagates cracking in refractories. Therefore, knowledge of the thermo-mechanical properties plays an important role in terms of using the refractories safely. Fused and sinter spinel were added to magnezite brick and the effects of additives on the physical, thermal and mechanical properties were investigated. In this study, water absorption, density, porosity, cold crush strength, hot strength, thermal expansion, three point bending strength and thermal shock experiments were carried out on the refractories prepared with the addition of different amounts fused and sinter spinel. Minerological and phase analysis of the representative samples were analysed by X-ray Diffraction (XRD) and Scanning Electron Microscope (SEM). Mechanical and thermal properties of fused spinel containing refractories were better than sinter spinel containing refractories. Finally, thermal shock tests were carried out under 500oC and 1000oC. The variations of bending strength, elastic modulus and relative strength values were investigated. As a result, The mechanical and thermal properties of the refractories containing MgO-fused spinel were found better than the refractories containing MgO-sinter spinel and optimum amount of spinel in the refractories was determined. 106

Bu çalışmada, endüstriyel ürünler ve doğal hammaddeler kullanılarak porselen karo (granit) bünyeler için siyah pigment üretimi ve üretilen pigmentlerin karakterizasyonu amaçlanmıştır. Hematit ve metalik ferrokrom kullanılarak farklı kalsinasyon prosesleri ve mineralleştirici ilavesi ile üretilen Fe-Cr siyah pigmentlerin renk özelliklerinin ticari pigmentlerin özelliklerine oldukça benzer olduğu ve ticari pigmentlere göre daha düşük maliyetlerde üretilebileceği bulunmuştur. Hematit ile birlikte doğal kromit cevherleri krom kaynağı olarak kullanılmış ve hazırlanan pigment kompozisyonlarına bağlı olarak sarı-kahverengiden, kahve-siyaha değişen renk tonları elde edilmiştir. Kromit ile üretilen pigmentlerde MgO içeriği nedeniyle siyah renk elde edilememiştir. Bu pigmentler, ticari siyah pigment ile birlikte bünye renklendirilmesinde kullanıldığında, ticari pigmentlerin kendi başlarına kullanımlarına göre çok daha ucuz siyah bünye renklenmesi sağlanmıştır. Açık literatürde ilk defa, hematit ve mangan içeren doğal hammadde ile, Fe-Cr siyah pigmentlere alternatif ve daha ucuz Fe-Mn siyah pigmentleri üretilmiştir. Ayrıca, Fe-Cr kompozisyonunda hazırlanan karışımlar döner fırında kalsine edilerek, döner fırın kalsinasyonunun kamara fırınlara göre etkisi araştırılmıştır. Döner fırın kalsinasyonunun metalik hammaddeler için beklenen düzeyde kalsinasyon sağlayamadığı ancak, oksit hammaddeler için statik kalsinasyon gibi etkili olduğu belirlenmiştir.Anahtar Kelimeler: Doğal hammaddeler, Siyah pigmentler, Döner fırın, Katı-hal reaksiyonları, Renk özellikleri. In this study, production and characterisation of black pigments from industrial and natural raw materials for colouring porcelain tile bodies were studied. It was found that Fe-Cr black pigments with similar colours to commercial Fe-Cr black pigments can be produced at a reduced cost from hematite and metallic ferrochrome by appropriate calcination processes and by using mineralisers. When chromite is used as the chromium source with hematite, pigments were varied in colour from brown with yellow hue to black with brown hue. MgO present in chromite prevented a strong black colour to be attained in the pigments. When these pigments are used in combination with the commercial black pigments, substantial cost savings can be realised on procelain body colouration. Additionally, it was observed the first time in the open literature that incorporation of a small amount of hematite into a natural manganese containing raw material resulted in a fairly reasonable black coloured pigment at a substantially reduced cost and this pigment could be an alternative to Fe-Cr black pigments in various tile designs. Calcination behaviour of Fe-Cr compositions in a laboratory rotary furnace was also studied and results are compared with static calcinations. It was found that rotary calcination is not so effective for ferrochrome containing compositions while it gave similar results to static calcination when oxide raw materials are used.Keywords: Natural raw materials, Black pigments, Rotary furnace, Solid-stade reactions, Colour properties. 144

(Doktora) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2007, (PhD) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2007, Bu çalışmada, SEM strereoskopi görüntüleri ve yüzey pürüzlülük parametreleri kullanılarak, örme bölgesindeki iplik temasından dolayı iğnelerinin kanca kısmında meydana gelen aşınmalar incelenmiştir. İğnelerdeki aşınmaları sayısal olarak gösterebilmek ve hem makine hem de iplik kalitelerine bağlı olarak açıklayabilmek için, bir seri kontrollü test üretimi gerçekleştirilmiştir. Her parametreye ait numune iğneler SEM’de incelenmiştir. İğne kanca iç yüzeyinden Stereoskopik SEM görüntüleri alındıktan sonra görüntü işleme yazılımı vasıtasıyla üç boyutlu yüzey oluşturulmuştur. Oluşturulan üç boyutlu yüzeyden topografik bilgileri alınarak yüzey pürüzlülük ölçümleri gerçekleştirilmiştir. İğne yüzeylerinin karşılaştırılmasında, genel anlamda metallerin yüzey pürüzlülük ölçümlerinde kullanılan Ra ortalama yüzey pürüzlülük, parametresi tercih edilmiştir. Kullanılmamış ve farklı makina üretim parametreleri ve iplik kaliteleri ile çalıştırılmış olan iğnelerin ortalama yüzey pürüzlülük değerleri (Ra) ve SEM görüntüleri karşılaştırılmıştır. SEM fotoğraflarının görsel incelemenin yanı sıra, bu fotoğraflar yardımıyla ölçümlenen Ra değerleri iki yönlü varyans analizi ile değerlendirilmiştir. Sonuçların karşılaştırıldığında, hem makina üretim parametrelerinin, hem de iplik kalitelerinin iğne kancasındaki aşınma üzerinde etkilerinin farklı ve anlamlı olduğu görülmüştür. Ayrıca, makine üretim parametreleri ve iplik kalitesi arasında, iğne kancasının aşınma davranışı bakımından bir etkileşim olduğu görülmüştür. Hem üç boyutlu iğne yüzeyinin oluşturulmasında, hem de görüntülerden topografik bilginin elde edilmesinde kullanılan ve şimdiye kadar hiçbir tekstil makinalarına ait malzeme yüzeyi değerlendirmesinde uygulaması görülmemiş olan SEM stereoskopi yöntemi, iğne aşınma davranışını açıklamada kullanılabilir bir yöntem olarak önerilmektedir., In this study, SEM stereoscopic images and surface roughness parameters are used for examining the wear on latch needles hook due to contacting yarns at the knitting zone. In order to indicate the wear on needle hook numerically and explain the wear on those needles according to both machine parameters and yarn types, serial controlled knitting productions were done to The sample needles from each production parameters were examined under the electron microscope. Stereoscopic SEM images were acquired from the latch needle hook and then those image pairs were used for the reconstruction of the surfaces in 3D by means of Scandium image analyzing software. Thereby, the topographic information and the surface roughness parameters from the needle surfaces were obtained. One of the most commonly used surface roughness parameters, Ra (average surface roughness), was chosen for comparing the needle surfaces. The roughness parameters of unused and the needles knitted with different production parameters and yarn types were compared and examined by means of their SEM images and surface roughness parameters [Ra]. In addition to visual examination, Ra values were also analyzed with two-way ANOVA. The comparison of the results show that, both machine parameters and yarn types affect the wear of the latch needle hooks differently and there is an interaction between machine parameters and yarn types. SEM stereoscopy method, used for the reconstruction of the needle surface in 3D and getting the topographical information from those images, is suggested to compare the wear differences between those needles., Doktora, PhD

Tez (doktora) - Anadolu Üniversitesi, Anadolu Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Seramik Mühendisliği Anabilim Dalı, Kayıt no: 249565, Bu çalışmada, ülkemizde bol miktarda bulunan doğal ve ucuz hammaddeler, veya değerli metal oksitleri içeren atıklar kullanılarak seramik pigmentlerin üretimi ve karakterizasyonu amaçlanmaktadır. Doğal limonit ve kromit cevherleri kullanılarak üretilen kahverengi Fe-Cr pigmentlerinin renk özelliklerinin ticari pigmentlerin özelliklerine oldukça benzer olduğu ve ticari pigmentlere göre çok daha düşük maliyetlerde üretilebileceği tespit edilmiştir. Literatürde, ilk defa Fe2O3-Cr2O3 siyah pigmenti ile ZnO içeren şeffaf sır arasında meydana gelen etkileşimler taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve enerji saçılımlı x-ışınları analizi (EDX) ile belirlenmiştir. Samsun bakır işletmeleri flotasyon atığı Fe kaynağı olarak değerlendirilmiş ve hazırlanan pigment kompozisyonlarına bağlı olarak turuncu-kahverengiden siyaha uzanan değişik renk tonları elde edilmiştir. Ferrokrom ve demir içeren atıklarla düşük maliyetli siyah Fe2O3-Cr2O3 hematit pigmentleri üretilmiş ve olumlu sonuçlar alınmıştır. Zirkon pigmentlerinin üretiminde doğrudan kullanılamayan doğal zirkon, ayrıştırılarak pigment üretiminde kullanılmış ve ilave edilen oksitlere bağlı olarak farklı renkler elde edilmiştir. Ayrıca, mavi pigment üretiminde kullanılan pahalı ve aynı zamanda çevreye zararlı CoO miktarının azaltılarak düşük CoO içerikli mavi villemit pigmentlerin üretimi ve karakterizasyonu yapılarak, Co-villemit pigmentlerin ve villemit kristallerinin, kristal sır uygulamalarında renklendirici ve çekirdekleyici olarak kullanımı da araştırılmıştır.

ÖZET Yüksek Lisans Tezi SiAlON SERAMİKLERİNİN SEAMLESS KAYNAKLAMA TEKNİĞİ İLE BİRLEŞTİRİLMESİ LALE AVCI Anadolu Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Seramik Mühendisliği Anabilim Dalı Danışman: Doç.Dr. Servet TURAN 2004, 73 sayfa Bu çalışmada, SiAION seramikleri sinterleme katkıları aratabaka olarak kullanılarak kaynaklanmıştır. Uygun aratabaka kompozisyonun belirlenmesi için Y203-Sm203-CaC03 ve Y203-Si02-Sm203-CaC03 aratabaka kompozisyonları sinterlenmiş SiAlON seramiklerinin arasına konularak 1770°C'de 1 saat süreyle kaynaklanmıştır. Kaynaklama sıcaklığı ve aratabaka miktarının bağlanma davranışı üzerine etkisini incelemek için farklı miktarlarda Y203-Si02-Sm203-CaC03 aratabaka kompozisyonu kullanılarak 1600-1820°C sıcaklık aralığında, 1 saat bekleme süresiyle kaynaklama deneyleri yapılmıştır. Aratabakaya Sİ3N4 ilavesinin etkisini incelemek için Sİ3N4-Y203-Si02-Sm203-CaCC>3 kompozisyonuyla 1600 ve 1700°C'de kaynaklama yapılmıştır. Kaynakların mikroyapı ve kimyasal karakterizasyonları taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve mikroskoba bağlı olarak çalışan enerji saçılımlı X-ışınları spektrometresi (EDX) kullanılarak yapılmıştır. Y203-Si02-Sm203-CaC03 aratabaka kompozisyonuyla SiAlON seramikleri başarılı bir şekilde kaynaklanmıştır. Buna karşılık Y203-Sm203-CaC03 ve Sİ3N4-Y203-Si02-Sm203-CaC03 aratabaka kompozisyonlarıyla iyi bağlanma elde edilememiştir. Sonuçlar iyi bağlanmanın, aratabakanm ıslatma ve yayılma davranışlarına bağlı olduğunu göstermiştir. Anahtar Kelimeler: Kaynaklama, Ara Yüzey, Islatma Davranışı, SiAlON Seramikleri ABSTRACT Master of Science Thesis JOINING OF SiAION CERAMICS BY USING THE SEAMLESS JOINING TECHNIQUE LALE AVCI Anadolu University Graduate School of Sciences Ceramic Engineering Program Supervisor: Assoc. Prof. Dr. Servet TURAN 2004, 73 pages In this thesis, SiAION ceramics were joined using sintering additives as an interlayer. To be able to determine the proper joining composition, sintered SiAION ceramics were joined at 1770°C for an hour using either Y203-Sm203-CaC03 or Y203-Si02-Sm203-CaC03 interlayer compositions. To investigate the effect of joining temperature and the amount of interlayer on the bonding behaviour, joining experiments were carried out at the temperatures ranging from 1600 to 1820°C with 1 hour holding time using different amounts of Y203-Si02-Sm203-CaC03 interlayer composition. Effect of Sİ3N4 addition to interlayer was studied at 1600 and 1700°C joining temperatures using Sİ3N4-Y203-Si02-Sni203-CaC03 composition. The microstructural and chemical characterisations of joints were carried out using a scanning electron microscope (SEM) attached with an energy dispersive X-ray spectrometer (EDX). As a result, sintered SiAION ceramics were successfully bonded by joining with an interlayer composition of Y203-Si02-Sni203-CaC03 whereas good bonding was not achieved with interlayer compositions of Y203-Sm203-CaC03 and Sİ3N4-Y203-Si02-Sm203- CaC03. The results showed that the successful joining is related to the wetting and spreading behaviour of interlayer. Keywords: Joining, Interface, Wetting Behaviour, SiAION Ceramics 86

ÖZET Yüksek Lisans Tezi ENDÜSTRİYEL ATIKLARDAN PİGMENT ÜRETİMİ İ. YUSUF ÎNCEEFE Anadolu Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Seramik Mühendisliği Anabilim Dalı Danışman: Doç. Dr. Servet TURAN 2003, 69 sayfa Seramik endüstrisinde kullanılan pigmentler oksitlerin farklı oranlarda karıştırılması ve yüksek sıcaklıklarda kalsinasyonu ile elde edilir. Oksitler, uygun nitelikteki hammadde veya proses atıkları olabilir. Bu çalışmada kromit, limonit cevherleri, Samsun bakır üretimi proses atığı, Küre pirit atığı, Seydişehir kırmızı çamur atığı, kumlama atığı (Entil A.Ş.) çeşitli oranlar da karıştırılıp pigment üretim işlemlerinden geçirilip siyah ve kahverengi pigment elde edilmesi amaçlanmıştır. Yapılan denemeler sonunda kumlama atığı ve kromite ilave oksit olarak CoO katıldığında duvar karosu şeffaf sırda siyah renk elde edilmiştir. Diğer denemelerde hedeflenen siyah rengin yanısıra şeffaf sırda farklı renkler elde edilmiştir. Üretilen pigmentler ayrıca yer karosu saten sırda denenmiştir ve endüstriyel kullanımı olan renkler elde edilmiştir. Anahtar Kelimeler: Hammaddeler, Endüstriyel Atıklar, Pigment Sutten ve Şeffaf Sır, Renk. ABSTRACT Master of Science Thesis PRODUCTION OF PIGMENTS FROM INDUSTRIAL WASTES İ. YUSUF İNCEEFE Anadolu University Graduate School of Natural and Applied Sciences Ceramic Engineering Program Supervisor: Assoc. Prof. Dr. Servet TURAN 2003, 69 pages The pigments which are used in the ceramic industry are obtained by mixing various oxides and calcining at high temperatures. These oxides could either be suitable raw materials or industrial process wastes. In this study, it was aimed to obtain black and brown colour using the various ratios of limonite, chromite, Samsun copper production process waste, Küre phirite waste, Seydişehir red mud waste, Grindings waste from Cast Iron Foundry were applied to these mixtures. The targeted black colour was obtained when chromite raw material, Grindings waste from Cast Iron Foundry and pure CoO were used together. Various colour in transparent glazes was resulted when other combinations of pigments used. Promising pigments were also used in matte glazes and industrially acceptable colours were obtained. Keywords: Raw Materials, Industrial Waste, Pigment, Matt Glaze, Transparent Glaze, Colour. 69

ÖZET Yüksek Lisans Tezi YÜKSEK FIRIN CÜRUFU VE BOR ATIKLARININ FİRİT ÜRETİMİNDE DEĞERLENDİRİLMESİ GÜLAY KAYA Anadolu Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Seramik Mühendisliği Anabilim Dalı Danışman: Doç. Dr. Servet TURAN 2003, 58 sayfa Sırlı karolar için gerekli olan tiritleri pahalı bileşenler oluşturmaktadır. Bundan dolayı, firit maliyetinin biraz azaltılması endüstri tarafından iyi karşılanmaktadır. Firit maliyetini azaltma genellikle daha ucuz hammaddeler kullanılarak başarılmıştır. Bu çalışmada, duvar karosu sır reçetelerinde kullanılan firitlerdeki alüminanın, kalsiyum oksitin ve magnezyum oksitin yerine yüksek fırın cürufu ve bor oksitin yerine bor atığı kullanılmıştır. Yüksek fırın cürufu, granit sır reçetelerinde kullanılan firitlerdeki alumina, kalsiyum oksit ve magnezyum oksit yerinede kullanılmıştır. Farklı kompozisyonlara sahip tiritlerin ısıl davranışları ısı mikroskobunda incelenmiştir. Sırlı karoların L, a, b değerleri spektrofotometre cihazıyla ölçülmüştür. Söz konusu flütlerin hem ısıl davranışları hem L, a, b değerleri endüstriyel uygulamalarda kullanılan standart tiritlerle karşılaştırılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre, endüstriyel tiritlerle benzer ısıl özelliklere sahip daha ucuz tiritler yüksek fırın cürufu kullanılarak üretilmiştir. Anahtar Kelimeler: Yüksek Fırın Cürufu, Bor Atığı, Firit, Duvar Karosu Sırı, Granit Sırı ABSTRACT Master of Science Thesis UTILISATION OF GRANULATED BLAST FURNACE SLAG AND BORON SOLID WASTES IN FRIT MANUFACTURING GÜLAY KAYA Anadolu University Graduate School of Natural and Applied Sciences Ceramic Engineering Program Supervisor: Assoc Prof. Dr. Servet TURAN 2003, 58 pages Frits are necessary but expensive components of the glazed tiles. Therefore, any reduction on the cost of frit is welcomed by the industry. The cost reduction is generally achieved by using cheaper raw materials. In this work, the blast furnace slag was used to replace alumina, calcium oxide and magnesium oxide and boron solid waste was used to replace boron oxide in the frits used in wall tile glaze recipies. The blast furnace slag was also used to replace alumina, calcium oxide and magnesium oxide in the frits used in granite glaze recipies. The thermal behaviour of the frits having different compositions were determined using a heat-stage microscope. L, a, b values of these frits were measured using spectrophotometer. Both the thermal behaviour and L, a, b values of these frits were compared with the standart frits used in industrial applications. It was shown that cheaper frits with similar thermal properties to industrial frits can be made by using granulated blast furnace slag. Keywords: Blast Furnace Slag, Boron Waste, Frit, Wall Tile Glaze, Granite Glaze n 58

Tez (yüksek lisans) - Anadolu Üniversitesi, Anadolu Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Seramik Mühendisliği Anabilim Dalı, Kayıt no: 164572, Bu tezde öncelikle kullanılan SiC tozunun tipinin, sıvı faz miktarının, yüzey silikasının giderilmesinin, sinterleme sıcaklığının ve sinterleme süresinin SiC'ün yoğunlaşması üzerine etkisi araştırılmıştır. VF-15 ve VF-25 SiC tozları ile ağırlıkça %10 ve %15 sıvı faz ilavesi içeren karışımlar hazırlanmış ve farklı sinterleme sıcaklığı ve sinterleme sürelerinde numuneler yoğunlaştırılmıştır. Oksit olmayan seramiklerin yüzeyinde oluşan oksit tabakasının sinterleşmeye etkisini incelemek amacıyla UF-15 SiC tozu HF ile muamele edilmiştir. Daha sonra sıvı fazın etkinliğini artırmak amacıyla ısıtma ve soğutma rejimIeri üzerinde çalışmalar yapılmıştır. Sıvı faz sıcaklığını düşürmek amacıyla daha önce hiçbir çalışmada kullanılmamış sıvı faz ilaveleriyle numuneler üretilmiştir. Sinterleme işlemleri sonucu teorik yoğunluğa ulaşılıp ulaşılmadığını kontrol etmek için numunelerin yoğunlukları ölçülmüştür. Bu sonuçlara göre en yüksek yoğunluklar UF-15 SiC tozu kullanarak %15 sıvı faz ilavesiyle 1900°C'de 1 saat sinterlendiği zaman elde edilmiştir. Sinterlenmiş SiC numunelerinin içerdikleri fazlar x-ışınları difraktometresinde (XRD) belirlenmiş, ve mikroyapı incelemeleri taramalı elektron mikroskobunda (SEM) ve kimyasal analizler buna bağlı enerji saçılırnIı x-ışınları spektrometresi (EDX) ile yapılmıştır. Ayrıca SiC üretiminde karşılaşılan temel problemlere değinilmiştir.

ÖZET Yüksek Lisans Tezi MONOPOROZA FİRİTLERİNİN MALİYETLERİNİN AZALTILMASI ŞENGÜN MELDA GÖLPEK Anadolu Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Seramik Mühendisliği Anabilim Dalı Danışman: Doç.Dr.Servet TURAN ' 2002, 93 sayfa Bu çalışmada, monopciroza duvar karosu sır reçetelerinde kullanılan firitlerin maliyetlerinin azaltılması ve bu tiritlerin içerdiği oksitlerin, firitin ısıl ve fiziksel özelliklerine etkisinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Çalışmanın başlangıcında, endüstriyel bir monoporoza duvar karosu opak firit reçetesi standart olarak kabul edilmiştir. Temel alman K2O-CaO-ZnO üçlü sisteminde belirli bileşimlerde tiritler üretilmiştir. Söz konusu firitlerin ısı mikroskobunda ısıl davranışları incelenmiş, bu açıdan standart firite benzeyen ve maliyeti düşük olanlar monoporoza duvar karosu firiti olarak denenmiştir. Bu denemeler sonucu elde edilen karoların *L *a *b, parlaklık değerleri ve genleşme katsayıları belirlenmiştir. Elde edilen verilerden, maliyeti yüksek oksitler yerine maliyeti düşük oksitler kullanılarak, temel alman firit özelliklerine benzer özellikte ve maliyeti düşük firitlerin üretilebileceği tespit edilmiştir. Anahtar Kelimeler: Firit, Maliyet, Isı Mikroskobu, Duvar Karosu ABSTRACT Master of Science Thesis DECREASING THE COST OF MONOPOROSA FRITS ŞENGtJN MELDA GOLPEK Anadolu University Graduate School of Natural and Applied Sciences Ceramic Engineering Program Supervisor: Assoc. Prof. Dr. Servet TURAN ' 2002, 93 pages In this study, the effect of oxides, on the physical and thermal properties of wall tile glazes was studied and ultimalety reduction of frit cost was aimed. An industrial wall tile frit composition was used as a standart frits in various compositions in a ZnO-K20-CaO phase diagram were prepared and their behaviour in a heat-stage microscope was determined. The behaviour of new frits were compared with standart frit and the frits whose behaviour matching the standart and which is also cheaper than standart were selected to be used for galzing wall tiles. *L, *a, *b values of these frits were measured and it is found that a frit with a similar properties but cheaper than monoporosa frit can be produced by verying the oxide content. Keywords: Frit, Cost, Heat-Stage Microscope, Wall Tile 93

Tez (yüksek lisans) - Anadolu Üniversitesi, Anadolu Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Seramik Mühendisliği Anabilim Dalı, Kayıt no: 164649, Çeşidi ne olursa olsun yeryüzünde bulunan atıklar, problem teşkil etmektedirler. Oluşan atıkların en verimli şekilde değerlendirilmesi gerekmektedir. Yapılan bu çalışmada amaç, atık camların yer karosu üretiminde kullanılmasıdır. Cam atıkların büyük çoğunluğu kullanılmış cam şişelerden oluşmaktadır. Türkiye'de atık camlar sadece yeniden cam üretiminde kullanılarak ekonomiye kazandırılmaktadırlar. Buna karşılık bazı gelişmiş ülkeler başka değerlendirme alanları bularak ekonomilerine daha fazla katkıda bulunmaktadırlar. Atık cam ve seramik hammaddeleri kıyaslandığında kimyasal özellik olarak feldispata yakın olduğu saptanmış ve atık cam yer karosu üretiminde feldispat yerine kullanılmıştır.

Tez (yüksek lisans) - Anadolu Üniversitesi, Anadolu Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Seramik Mühendisliği Anabilim Dalı, Kayıt no: 156196, Seramik sanayiinde kullanılan pigmentler oksitlerin faklı oranlarda karıştırılmasıyla elde edilir. Seramik pigmentlerinde rengi geçiş metal katyonları vermektedir. Bu çalışmada, kromit ve limonitin değişik oranlarda karıştırılmış harmanlarının pigment hazırlama işlemlerinden geçirilip, siyah pigment elde edilmesi amaçlanmıştır. Yapılan deneyler sonucunda çinkolu sırlarda kobalt oksit kullanılmadan siyah renk elde edilemeyeceği görülmüştür. Hammadde oranının, öğütmenin ve kalsinasyon sıcaklığının pigment oluşumunda önemli rol oynadığı görülmüştür. 1150-1300°C arasındaki sıcaklıklarda kalsine edilen pigmentler sırlara ilave edildiğinde, renkte kahverengiden koyu kahverengi ve siyaha doğru bir geçiş olduğu gözlenmiştir.