Bazı endüstriyel atıkların müllit seramik üretiminde faydalı olduğu gösterilmiştir. Bu endüstriyel atıklar silika (SiO2) ve alümina (Al2O3) gibi bazı metal oksitler açısından zengindir. Bu, atıklara mulit seramik hazırlanmasında başlangıç malzemesi kaynağı olarak kullanılma potansiyeli verir. Bu inceleme makalesinin amacı, çeşitli endüstriyel atıkları başlangıç malzemesi olarak kullanan çeşitli müllit seramik hazırlama yöntemlerini derlemek ve gözden geçirmektir. Bu derlemede ayrıca sinterleme sıcaklıkları ve preparasyonda kullanılan kimyasal katkılar ve bunların etkileri anlatılmaktadır. Bu çalışmada çeşitli endüstriyel atıklardan hazırlanan rapor edilen mulit seramiklerin hem mekanik mukavemeti hem de termal genleşmesinin karşılaştırılması da ele alınmıştır.
Yaygın olarak 3Al2O3∙2SiO2 olarak adlandırılan müllit, olağanüstü fiziksel özelliklerinden dolayı mükemmel bir seramik malzemedir. Yüksek erime noktasına, düşük termal genleşme katsayısına, yüksek sıcaklıklarda yüksek mukavemete sahiptir ve hem termal şok hem de sürünme direncine sahiptir [1]. Bu olağanüstü termal ve mekanik özellikler, malzemenin refrakterler, fırın mobilyaları, katalitik konvertör alt katmanları, fırın tüpleri ve ısı kalkanları gibi uygulamalarda kullanılmasına olanak tanır.
Mullit, İskoçya'nın Mull Adası'nda yalnızca kıt mineral olarak bulunabilir [2]. Doğada nadir bulunması nedeniyle sanayide kullanılan müllit seramiklerin tamamı insan yapımıdır. Endüstriyel/laboratuvar düzeyindeki kimyasallardan [3] veya doğal olarak oluşan alüminosilikat minerallerinden [4] başlayarak, farklı öncüller kullanarak müllit seramik hazırlamak için pek çok araştırma yapılmıştır. Ancak önceden sentezlenen veya çıkarılan bu başlangıç malzemelerinin maliyeti pahalıdır. Araştırmacılar yıllardır müllit seramikleri sentezlemek için ekonomik alternatifler arıyorlar. Bu nedenle, literatürde endüstriyel atıklardan türetilen çok sayıda müllit öncüsü rapor edilmiştir. Bu endüstriyel atıklar, müllit seramik üretmek için gerekli olan temel kimyasal bileşikler olan faydalı silika ve alüminanın yüksek içeriğine sahiptir. Bu endüstriyel atıkların kullanılmasının diğer faydaları, atıkların yönlendirilerek mühendislik malzemesi olarak yeniden kullanılması durumunda enerji ve maliyet tasarrufu sağlamasıdır. Ayrıca bu, çevresel yükün azaltılmasına ve ekonomik faydanın arttırılmasına da yardımcı olabilir.
Saf elektroseramik atıklarının mulit seramiklerin sentezlenmesinde kullanılıp kullanılamayacağını araştırmak amacıyla, alümina tozları ile karıştırılmış saf elektroseramik atıkları ve hammadde olarak saf elektroseramik atıkları karşılaştırıldı.Hammadde bileşiminin ve sinterleme sıcaklığının mikroyapı ve fiziksel üzerindeki etkileri Mullit seramiğin özellikleri araştırıldı. Faz bileşimini ve mikro yapıyı incelemek için XRD ve SEM kullanıldı.
Sonuçlar, sinterleme sıcaklığının artmasıyla müllit içeriğinin arttığını ve aynı zamanda kütle yoğunluğunun da arttığını göstermektedir. Hammaddeler saf elektroseramik atıkları olduğundan sinterleme aktivitesi daha fazladır ve sinterleme işlemi hızlandırılabilir ve yoğunluk da arttırılabilir. Müllit yalnızca elektroseramik atıklarından hazırlandığında, kütle yoğunluğu ve basınç dayanımı en büyük, gözeneklilik en küçük ve kapsamlı fiziksel özellikler en iyi olacaktır.
Düşük maliyetli ve çevre dostu alternatiflere olan ihtiyaçtan yola çıkan birçok araştırma, müllit seramik üretmek için çeşitli endüstriyel atıkları başlangıç malzemesi olarak kullandı. İşleme yöntemleri, sinterleme sıcaklıkları ve kimyasal katkı maddeleri gözden geçirilmiştir. Müllit öncülünün karıştırılmasını, preslenmesini ve reaksiyon sinterlenmesini içeren geleneksel rota işleme yöntemi, basitliği ve maliyet etkinliği nedeniyle en yaygın kullanılan yöntemdi. Bu yöntemle gözenekli mulit seramikler üretilebilmesine rağmen, elde edilen müllit seramiğin görünür gözenekliliğinin %50'nin altında kaldığı bildirildi. Öte yandan, dondurarak dökümün, 1500 °C gibi çok yüksek bir sinterleme sıcaklığında bile %67 görünür gözenekliliğe sahip, oldukça gözenekli mullit seramik üretebildiği gösterilmiştir. Müllit üretiminde kullanılan sinterleme sıcaklıkları ve farklı kimyasal katkıların incelenmesi yapılmıştır. Öncüldeki Al2O3 ve SiO2 arasındaki reaksiyon oranının daha yüksek olması nedeniyle müllit üretimi için 1500 °C'nin üzerinde bir sinterleme sıcaklığının kullanılması arzu edilir. Bununla birlikte, öncüldeki yabancı maddelerle ilişkili aşırı silika içeriği, yüksek sıcaklıkta sinterleme sırasında numunenin deformasyonuna veya erimesine yol açabilir. Kimyasal katkı maddelerine gelince, CaF2, H3BO3, Na2SO4, TiO2, AlF3 ve MoO3'ün sinterleme sıcaklığını düşürmede etkili bir yardımcı olduğu rapor edilirken, V2O5, Y2O3 katkılı ZrO2 ve 3Y-PSZ müllit seramikler için yoğunlaştırmayı desteklemek için kullanılabilir. AlF3, Na2SO4, NaH2PO4·2H2O, V2O5 ve MgO gibi kimyasal katkı maddeleri ile katkılama, müllit bıyıklarının anizotropik büyümesine yardımcı oldu ve bu da daha sonra müllit seramiklerin fiziksel gücünü ve dayanıklılığını arttırdı.
Gönderim zamanı: Ağu-29-2023