Düşük kil içerikli üretilen anortit bazlı vitrifiye seramiklerinde pyroplastik deformasyon davranışı

Abstract

Beyaz seramiklerde, sinterleme sırasında genellikle ürünün kendi ağırlığı altında şekil değiştirmesine neden olan pyroplastik deformasyon davranışı görülmektedir. Bu deformasyonun nedeni, mikroyapının bir kısmını oluşturan amorf camsı fazın sıcaklık artışı ile viskoz akış göstermesi ve malzemenin kendi şeklini korumakta zorlanmasıdır. Endüstriyel uygulamalarda, pyroplastik deformasyonun önlenmesi açısından beyaz seramik ürünler fırın içerisinde desteklenerek pişirilmektedir. Ancak, destekleme teknikleri fırın kapasitesinin verimli kullanılmasına engel olmakta ve seri üretimde ekonomik kayıplar yaratmaktadır. Bu projede, düşük kil içerikli yarı saydam özellikli yeni geliştirilen bir beyaz seramiğin pişme sırasındaki pyroplastisite davranışı incelenmiş, mikroyapıda gelişen fazların yüksek sıcaklık distorsiyonu üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Tez çalışmasında, mikroyapı ile pyroplastik deformasyon davranışını ilişkilendirmek açısından, yeni geliştirilen beyaz seramiğin üç farklı kompozisyonundan yararlanılmıştır. Pyroplastik davranışın ölçümü için, her üç bünyenin test çubukları, optimum sıcaklıklarda uçlarından desteklenerek pişirilmişlerdir. Pyroplastik deformasyon test çubuklarının eğilme miktarları ölçüldükten sonra, mikroyapılarında gelişen fazların belirlenmesi için numuneler X-ışını Difraksiyonu (XRD) ve Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ile karakterize edilmişlerdir. Yapılan inceleme sonucunda, kompozisyona bağlı olarak mikroyapıda müllit kristallerinin geliştiği gözlemlenmiştir. Müllit kristallerinin boyutunun ve mikroyapı içerisindeki dağılımının, pyroplastik deformasyonun azaltılması yönünde önemli ölçüde etkili olduğu anlaşılmıştır.

Pyroplastic deformation typically occurs in whitewares during firing due to the viscous flow of glassy phase at high temperatures. In industrial applications supports are to be used in the kiln in order to prevent pyroplastic deformation. Nevertheless, supporting brings high economical loss in terms of mass production. A new whiteware composition, which eliminates the pyroplastic deformation, has been developed. The present study was carried out on the new whiteware in order to establish a relationship between microstructure and pyroplastic deformation behaviour. To obtain a measure of the pyroplastic behaviour the bars of three different whiteware compositions were fired at optimum temperatures while supported horizontally at their ends and distortion tendencies were examined. The samples were characterized by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) studies to determine the crystalline phases in the microstructure. It was found that the mullite crystals were formed in the microstructure depending on both composition and firing temperature. It was observed that the size and distribution of mullite crystals throughout the structure has a significant effect on the reduction of pyroplastic deformation.