Yeni geliştirilen anortit bazlı porselenin mekanik özelliklerinin araştırılması

Abstract

Bu çalışmanın amacı; kemik çini (Bone China) ve sert porselene (Hard Porcelain) alternatif olarak geliştirilen, anortit bazlı porselenin; eğilme mukavemeti, elastik modülü, mikro sertlik ve kırılma tokluğu değerlerinin tespit edilmesidir. Bu amaç doğrultusunda, asıltı döküm yöntemiyle üretilen seramiklerin, farklı katı içeriği ve farklı sinterleme sıcaklıklarının, mekanik özellikler üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Mekanik özellikleri tespit edilecek porselenler, değişik katı içeriklerine sahip asıltıltılardan, prizmatik çubuklar şeklinde üretilmiş ve farklı sıcaklıklarda sinterlenmişlerdir. Eğilme mukavemetini tespit etmek için, numuneler üç nokta eğilme düzeneğinde test edilmişlerdir. Elastik modülü (Young's moduls) ölçümü, üç nokta eğilme cihazına bağlı transducer kullanılarak yapılmıştır. Mikro sertlik ölçümleri için, vickers darbeleme yöntemi kullanılmıştır. Kırılma tokluğu değerleri, vickers darbeleme yöntemi kullanılarak hesaplanmıştır. Ayrıca numuneler üzerinde, XRD ve SEM analizleri yapılarak, mikro yapı- mekanik özellik ilişkisi irdelenmiştir. Yeni geliştirilen anortit bazlı porselenin mekanik özelliklerin en yüksek değeri % 45 katı (hacimce) içeriğine sahip asıltıdan üretilen ve 1350°C de sinterlenen numunelerden elde edilmiştir. Eğilme mukavemeti 136 MPa, Elastik modül değeri ise 75 GPa, mikro sertlik değeri (Hv) 6.6 GPa, kırılma tokluğu değeri 1.56 MPa.m1/2 olarak tespit edilmiştir. Elde edilen bulgular, yeni geliştirilen anortit bazlı porselenin, kemik çini ve sert porselene alternatif bir malzeme olabileceğini göstermektedir. Yeni geliştirilen anortit bazlı porselen, kemik çini ve sert porselenin olumlu özelliklerini taşımaktadır. Mekanik özellikler, anortit bazlı porselenin yoğunluk artışına bağlı olarak orantılı bir şekilde değişmektedir. Anahtar kelimeler (Keywords): Porselen, anortit, elastik modül, mikro sertlik, kırılma tokluğu.The aim of this study is to investigate the flexural strength, elastic modulus, micro hardness and the fracture toghness behaviour of anorthite based novel whiteware which has been developed as an alternative material to bone china and hard porcelain. For this purpose, the specimens with different solid contents were produced by slip casting method and were fired at various sintering temperatures. The fired samples were then tested to examine the effect of either varying the solid content and sintering temperatures on the mechanical behaviour of anorthite based whiteware. In order to obtain the flexural strength behaviour the fired specimens which were produced by slip casting in rectengular shape were tested by using a three point bending test instrument. The elastic modulus of the whiteware was measured by the displacement method by employing a transducer wich was connected to the three point bending test instrument. Hardness values were obtained by employing microhardness tester with a Vickers indentation technique. The results obtained from microhardness test and elastic modulus measurements were used to evaluate the fracture toughness of novel whiteware by indentation fracture method. XRD and SEM analysis were also carried out on the fractured samples to establish a relationship between microstructure and mechanical behaviour of novel whiteware. So far the best mechanical behaviour is obtained from the novel whiteware samples which had been prepared with 45% solid content and sintered at 1 350°C. Typical flexural strength, elastic modulus, microhardness and fracture toughness values of these samples are about 136 MPa, 75 GPa, 6.6 GPa (Hv) and 1.56 MPa.m1/2, respectively. This study has shown that the anorthite based novel whiteware has a highest potential to be an alternative whiteware material to bone china and hard porcelain. This material combines the best behaviour of both bone chinaJ. and hard porcelain. The mechanical behaviour of novel whiteware1 is as good as bone china even better. It has also been shown that there is a strong relationship between mechanical behaviour and densification level of the sintered novel whiteware. The mechanical behaviour gets better when the sintered bulk density increases. Key words: Anorthite, elastic modulus, fracture toughness, mechanical behaviour, whiteware