Alümina bünyelerin pektin kullanılarak jel döküm işlemiyle üretimi ve karakterizasyonu

Abstract

Bu çalışmada, farklı oranlarda pektin ilavesiyle şekillendirilmiş alümina numunelerin fiziksel ve mekanik özellikleri karşılaştırılmıştır. Jel döküm işlemi gözeneksiz silikon kalıplarda gerçekleştirilmiştir. Döküm sonrasında kurutulan numunelere üç nokta eğme mukavemeti testleri ve mikroyapı analizleri gerçekleştirilerek değerlendirmeler yapılmıştır. Kurutulmuş numuneler 1500 ºC' de sinterlenmiş ve sinterlenme sonrası üç nokta eğme mukavemeti, gözeneklilik tayinleri ve mikroyapı incelemeleri gerçekleştirilmiştir. Sonuçlara göre pektin miktarı ile birlikte jelleşmeyi başlatan jelleştirici madde olan CaCl2' ün miktarının da çok önemli olduğu görülmüştür. İkinci seri olan %0.15 CaCl2 kullanılan bünyelerin yaş mukavemet değerleri oldukça yüksek bulunmuştur. Bu seride en yüksek yaş mukavemet değeri %1.5 pektin içeren numuneye ait olup 8.61 MPa değerindedir. Standart numunenin yaklaşık 11 MPa olan mukavemet değerine oldukça yakındır. Başarılı olan bu serinin pişirim sonrası fiziksel ve mekanik özellikleri de incelenmiştir. Pişirim sonrasında pektin miktarı %1.5 değerinden daha fazla artırıldığında açık porozite artmakta ve görünür yoğunluk değerleri azalmaktadır. Pişirim sonrasında en yüksek mukavemet değeri %1 pektin içeren numuneye ait olmuş olup (158 MPa) mukavemet değeri standart numuneden (118 MPa) yüksek bulunmuştur. Bu miktardan sonra artan pektin miktarının pişirim sonrası gözenekliliği artırarak mukavemet değerinde düşüşe neden olduğu sonucuna varılmıştır. Mikroyapı analizleri sonuçlarına göre, pektin içeren numunelerin orta kısımlarının yoğun, gözeneksiz bir yapıda iken kenar bölgelerinde numuneyi terkedememiş hava kabarcıklarının olduğu gözlenmiştir. Bu durum artan pektin miktarıyla birlikte açık gözenekliliğin artışını açıklamaktadır. Ayrıca ileride yapılacak çalışmalarda hava kabarcığı uzaklaştırma işleminin daha etkili yapılması durumunda pektin ile jel döküm yoluyla şekillendirilmiş numunelerin daha yüksek mukavemet değerlerine sahip olarak elde edilebileceği düşünülmektedir.

In this study, the physical and mechanical properties of alumina samples formed by the addition of pectin at different ratios were compared. The gel casting process was carried out in non-porous silicone molds. Three point bending strength tests and microstructure analyzes were performed to the dried samples. The dried samples were sintered at 1500 ºC and three point bending strength, porosity determinations and microstructure investigations were performed after sintering. According to the results, it was observed that the amount of CaCl2 which is the gelling agent which started the gelation together with the amount of pectin is also very important. The second series, 0.5% CaCl2, was found produced effectively by gel casting. In these samples, the highest strength value belongs to the sample containing 1.5% pectin and it is 8.61 MPa which is very close to that of the standard body (11 MPa). The physical and mechanical properties of this successful samples after firing were also investigated. When the amount of pectin is increased by more than 1.5% after firing, the open porosity increases and the apparent density values decrease. The highest bending strength was obtained by using %1 pectin. The strength value of this sample was 158 Mpa which is higher than that of standard body (118MPa). It was concluded that increased amount of pectin caused decrease in strength after increasing the porosity after firing. According to the results of microstructure analyzes, it was observed that the middle parts of the pectin containing samples were in a dense, non-porous structure and air bubbles could not be left in the edge regions. This explains the increase in open porosity with the increasing amount of pectin. In addition, for future works, it is thought that air bubble removal can be obtained for higher strength values of samples formed by gel casting with pectin if air bubble removal is done more effectively.