Araştırma Makalesi
BibTex RIS Kaynak Göster

Sol-Jel yöntemiyle alümina seramik üretiminde magnezya, zirkonya katkılarının ve proses parametrelerinin deney tasarım yöntemiyle incelenmesi

Yıl 2025, Cilt: 31 Sayı: 3, 491 - 498, 30.06.2025

Emre Yalamaç , Hüseyin Adıgüzel Memnune Murat Dila Vural Ali Cihan Çelik

Öz

Bu çalışmada, magnezya ve zirkonya katkı maddeleri ve proses parametresi böhmitin farklı miktarlarda eklenmesiyle sol-jel yöntemiyle korundum seramik kum üretimi deney tasarım yöntemiyle incelenmiştir. Katkı ve proses parametrelerinin nihai alümina seramik kumunun sertlik, tek parçacık basma mukavemeti, yoğunluk ve mikroyapısal özelliklerine etkisi araştırılmıştır. Böhmit ile katkıların birlikte kullanılması 1400 °C’de sinterlenen kumlarda tek parçacık basma mukavemetinde en yüksek 105.90 N değerine ulaşılmıştır. Basma mukavemeti testi sonuçları Tukey yöntemi ile gruplandırılmış ve deneylerin ikili karşılaştırmalarında birbirleri ile farklı olan sonuçlar olduğu gibi benzer sonuç verenlerde gözlenmiştir. SEM incelemelerinde kumların mikroyapılarının 100 nm boyutlarda homojen dağılımda kapalı gözenekli bir yapıdan oluştuğu gözlenmiştir. Tüm katkıların ve böhmit miktarının en yüksek olduğu 1500 °C’de sinterlenen 9 No.lu deneyde yoğunluk değerleri 4.00 g/cm3 olarak ölçülmüştür. En düşük yoğunluk değerleri ise aynı sıcaklıkta sinterlenen kontrol deneylerinde ölçülmüştür.

Anahtar Kelimeler

Alümina Zirkonya Magnezya Sol-Jel Tek parçacık basma mukavemeti

Kaynakça

  • [1] Birol B, Sarıdede MN. “Özel alüminalar-2 alüminyum hidroksit ve aktif alüminalar”. Metalurji Dergisi, 144(11), 9-12, 2009.
  • [2] Şahin S. “Boksitlerden alümina üretiminde hidroliz prosesinin teknolojisi”. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 6(1), 71-77, 2000.
  • [3] Şahin S. “Böhmitik boksitin yapısında bulunan alüminyum hidroksitin alkali çözeltilerindeki çözünürlüğü”. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 5(1), 987-992, 1999.
  • [4] Toygun Ş, Köneçoğlu G, Kalpaklı Y. “General principles of sol-gel”. Journal of Engineering and Natural Sciences, Sigma, 31(1), 456-476, 2013.
  • [5] Kumagai M, Messing GL. “Controlled transformation and sintering of a boehmite sol‐gel by α‐alumina seeding”. Journal of the American Ceramic Society, 68(9), 500-505, 1985.
  • [6] Kumagai M, Messing GL. “Enhanced densification of boehmite sol‐gels by α‐alumina seeding”. Journal of the American Ceramic Society, 67(11), 230-231, 1984.
  • [7] Lu H, Sun H, Mao A, Yang H, Wang H, Hu X. “Preparation of plate-like nano α-Al2O3 using nano-aluminum seeds by wet-chemical methods”. Materials Science and Engineering A, 406(1-2), 19-23, 2005.
  • [8] Nofz M, Stösser R, Scholz G, Dörfel I, Schultze D. “The thermally induced transformation of pseudoboehmite gels-a comparison of the effects of corundum seeding and iron doping”. Journal of the European Ceramic Society, 25(7), 1095-1107, 2005.
  • [9] Han Y, Li Z, Zhu Y. “Effect of MgO-TiO2-SiO2 additions on in-situ anisotropic grains growth and mechanical properties of corundum abrasive using pseudo-boehmite as raw material”. Ceramics International, 46(2), 1934-1939, 2020.
  • [10] Li X, Li Z, Zhu Y. “Effect of CoO-NiO additives on the microstructure and mechanical properties of microcrystalline corundum abrasives with in-situ formed needle-shaped LaAl11O18”. Ceramics International, 48(22), 33794-33800, 2022.
  • [11] Li N, Zhu YM, Gao K, Li ZH. “Preparation of sol-gel derived microcrystalline corundum abrasives with hexagonal platelets”. International Journal of Minerals, Metallurgy and Materials, 20(1), 71-75, 2013.
  • [12] Prouzet E, Fargeot D, Baumard JF. “Sintering of boehmitederived transition alumina seeded with corundum”. Journal of Materials Science Letters, 9(7), 779-781, 1990.
  • [13] Leitheiser MA, Sowman HG. “Non-fused aluminum oxidebased abrasive mineral”. US. Patent and Trademark Office Washington, DC, USA, Patent No. 4.314.827, 1982.
  • [14] Schwabel MG. “Process for Durable Sol-Gel Produced Alumina-Based Ceramic Abrasive Grain and Abrasive Products”. European Patent Office EP. Patent No. 0.200.487. B1, 1992.
  • [15] Wagner E, Becker G, Bartels G. “Ceramic Corundum Abrasive”. US. Patent and Trademark Office Washington, DC, USA, Patent No. 5.531.799, 1996.
  • [16] Khaund AK, Garg AK, Bauer R. “Sol-Gel Alumina Abrasives”. US. Patent and Trademark Office, Washington, DC, USA, Patent No. 5.593.468, 1997.
  • [17] Monroe LD. “Method for making ceramic materials from boehmite”. US. Patent and Trademark Office, Washington, DC, USA, Patent No. 5.728.184, 1998.
  • [18] Ozturk ZB, Ay N. “An investigation of the effect of alkaline oxides on porcelain tiles using factorial design,” Journal of Ceramic Processes Research, 13(5), 635-640, 2012.
  • [19] Ozturk ZB, Dal S. “Characterization of industrial ceramic glazes containing chromite processing waste: Experimental factorial design effects on color parameters,” Materials Chemical Physics, 282(August 2021), 1-10, 2022.
  • [20] Montgomery DC, Design and Analysis of Experiments, 5th ed. New York, USA, John Wiley & Sons, Inc, 2001.
  • [21] Alex TC. “An insight into the changes in the thermal analysis curves of boehmite with mechanical activation”. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 117(1), 163-171, 2014.
  • [22] Tsukada T, Segawa H, Yasumori A, Okada K, “Crystallinity of boehmite and its effect on the phase transition temperature of alumina,” Journal of Materials Chemitry, 9(2), 549-553, 1999.
  • [23] Huang L, Wang J, Zhu Y, Li Z, Sun K. “Effect of TiO2-SiO2 on microstructure and mechanical characteristics of zirconium corundum abrasives by sol-gel method”. Journal of Alloys and Compounds, 802, 229-234, 2019.
  • [24] Li Z, Li Z, Zhang A, Zhu Y. “Synthesis and two-step sintering behavior of sol-gel derived nanocrystalline corundum abrasives”. Journal of the European Ceramic Society, 29(8), 1337-1345, 2009.
  • [25] List E, Frenzel J, Vollstaedt H. “A new system for single particle strength testing of grinding powders”. Industrial Diamond Review, 66(1), 56-68, 2006.
  • [26] Minitab Inc. "Multiple Comparisons". https://support.minitab.com/en-us/minitab/help-andhow-to/statistical-modeling/anova/supportingtopics/multiple-comparisons/using-multiplecomparisons-to-assess-differences-in-means/ (15.06.2024).
  • [27] McArdle JL, Messing GL. “Transformation, microstructure development, and densification in a-Fe2O3-seededboehmite-derived alumina”. Journal of the American Ceramic Society, 76(1), 214-222, 1993.

Investigation of magnesia, zirconia additives and process parameters in solgel derived alumina ceramic by experiment design method

Yıl 2025, Cilt: 31 Sayı: 3, 491 - 498, 30.06.2025

Emre Yalamaç , Hüseyin Adıgüzel Memnune Murat Dila Vural Ali Cihan Çelik

Öz

In this study, the production of corundum ceramic sand by sol-gel method with the addition of different amounts of magnesia and zirconia additives and the process parameter boehmite was examined by the experimental design method. The effects of additive and process parameters on the hardness, single particle compressive strength, density and microstructural properties of the final alumina ceramic sand were investigated. Using boehmite and additives together, the highest single particle compressive strength value of 105.90 N was achieved in sands sintered at 1400 °C. Compressive strength test results were grouped by the Tukey method, and in pairwise comparisons of the experiments, both different results and also similar results were observed. In SEM examinations, it was observed that the microstructure of the sands consisted of a closed porous structure with a homogeneous distribution in 100 nm dimensions. Density values were measured as 4.00 g/cm3 in experment number 9 sintered at 1500 °C, where all additives and the amount of boehmite were highest levels. The lowest density values were measured in control experiments sintered at the same temperature.

Anahtar Kelimeler

Alumina Zirconia Magnesia Sol-Gel Single particle compressive strength

Kaynakça

  • [1] Birol B, Sarıdede MN. “Özel alüminalar-2 alüminyum hidroksit ve aktif alüminalar”. Metalurji Dergisi, 144(11), 9-12, 2009.
  • [2] Şahin S. “Boksitlerden alümina üretiminde hidroliz prosesinin teknolojisi”. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 6(1), 71-77, 2000.
  • [3] Şahin S. “Böhmitik boksitin yapısında bulunan alüminyum hidroksitin alkali çözeltilerindeki çözünürlüğü”. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 5(1), 987-992, 1999.
  • [4] Toygun Ş, Köneçoğlu G, Kalpaklı Y. “General principles of sol-gel”. Journal of Engineering and Natural Sciences, Sigma, 31(1), 456-476, 2013.
  • [5] Kumagai M, Messing GL. “Controlled transformation and sintering of a boehmite sol‐gel by α‐alumina seeding”. Journal of the American Ceramic Society, 68(9), 500-505, 1985.
  • [6] Kumagai M, Messing GL. “Enhanced densification of boehmite sol‐gels by α‐alumina seeding”. Journal of the American Ceramic Society, 67(11), 230-231, 1984.
  • [7] Lu H, Sun H, Mao A, Yang H, Wang H, Hu X. “Preparation of plate-like nano α-Al2O3 using nano-aluminum seeds by wet-chemical methods”. Materials Science and Engineering A, 406(1-2), 19-23, 2005.
  • [8] Nofz M, Stösser R, Scholz G, Dörfel I, Schultze D. “The thermally induced transformation of pseudoboehmite gels-a comparison of the effects of corundum seeding and iron doping”. Journal of the European Ceramic Society, 25(7), 1095-1107, 2005.
  • [9] Han Y, Li Z, Zhu Y. “Effect of MgO-TiO2-SiO2 additions on in-situ anisotropic grains growth and mechanical properties of corundum abrasive using pseudo-boehmite as raw material”. Ceramics International, 46(2), 1934-1939, 2020.
  • [10] Li X, Li Z, Zhu Y. “Effect of CoO-NiO additives on the microstructure and mechanical properties of microcrystalline corundum abrasives with in-situ formed needle-shaped LaAl11O18”. Ceramics International, 48(22), 33794-33800, 2022.
  • [11] Li N, Zhu YM, Gao K, Li ZH. “Preparation of sol-gel derived microcrystalline corundum abrasives with hexagonal platelets”. International Journal of Minerals, Metallurgy and Materials, 20(1), 71-75, 2013.
  • [12] Prouzet E, Fargeot D, Baumard JF. “Sintering of boehmitederived transition alumina seeded with corundum”. Journal of Materials Science Letters, 9(7), 779-781, 1990.
  • [13] Leitheiser MA, Sowman HG. “Non-fused aluminum oxidebased abrasive mineral”. US. Patent and Trademark Office Washington, DC, USA, Patent No. 4.314.827, 1982.
  • [14] Schwabel MG. “Process for Durable Sol-Gel Produced Alumina-Based Ceramic Abrasive Grain and Abrasive Products”. European Patent Office EP. Patent No. 0.200.487. B1, 1992.
  • [15] Wagner E, Becker G, Bartels G. “Ceramic Corundum Abrasive”. US. Patent and Trademark Office Washington, DC, USA, Patent No. 5.531.799, 1996.
  • [16] Khaund AK, Garg AK, Bauer R. “Sol-Gel Alumina Abrasives”. US. Patent and Trademark Office, Washington, DC, USA, Patent No. 5.593.468, 1997.
  • [17] Monroe LD. “Method for making ceramic materials from boehmite”. US. Patent and Trademark Office, Washington, DC, USA, Patent No. 5.728.184, 1998.
  • [18] Ozturk ZB, Ay N. “An investigation of the effect of alkaline oxides on porcelain tiles using factorial design,” Journal of Ceramic Processes Research, 13(5), 635-640, 2012.
  • [19] Ozturk ZB, Dal S. “Characterization of industrial ceramic glazes containing chromite processing waste: Experimental factorial design effects on color parameters,” Materials Chemical Physics, 282(August 2021), 1-10, 2022.
  • [20] Montgomery DC, Design and Analysis of Experiments, 5th ed. New York, USA, John Wiley & Sons, Inc, 2001.
  • [21] Alex TC. “An insight into the changes in the thermal analysis curves of boehmite with mechanical activation”. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 117(1), 163-171, 2014.
  • [22] Tsukada T, Segawa H, Yasumori A, Okada K, “Crystallinity of boehmite and its effect on the phase transition temperature of alumina,” Journal of Materials Chemitry, 9(2), 549-553, 1999.
  • [23] Huang L, Wang J, Zhu Y, Li Z, Sun K. “Effect of TiO2-SiO2 on microstructure and mechanical characteristics of zirconium corundum abrasives by sol-gel method”. Journal of Alloys and Compounds, 802, 229-234, 2019.
  • [24] Li Z, Li Z, Zhang A, Zhu Y. “Synthesis and two-step sintering behavior of sol-gel derived nanocrystalline corundum abrasives”. Journal of the European Ceramic Society, 29(8), 1337-1345, 2009.
  • [25] List E, Frenzel J, Vollstaedt H. “A new system for single particle strength testing of grinding powders”. Industrial Diamond Review, 66(1), 56-68, 2006.
  • [26] Minitab Inc. "Multiple Comparisons". https://support.minitab.com/en-us/minitab/help-andhow-to/statistical-modeling/anova/supportingtopics/multiple-comparisons/using-multiplecomparisons-to-assess-differences-in-means/ (15.06.2024).
  • [27] McArdle JL, Messing GL. “Transformation, microstructure development, and densification in a-Fe2O3-seededboehmite-derived alumina”. Journal of the American Ceramic Society, 76(1), 214-222, 1993.
Toplam 27 adet kaynakça vardır.

Ayrıntılar

Birincil Dil Türkçe
Konular Malzeme Bilimi ve Teknolojileri
Bölüm Makale
Yazarlar

Emre Yalamaç

Hüseyin Adıgüzel

Memnune Murat

Dila Vural

Ali Cihan Çelik

Yayımlanma Tarihi 30 Haziran 2025
Gönderilme Tarihi 21 Nisan 2024
Kabul Tarihi 20 Ağustos 2024
Yayımlandığı Sayı Yıl 2025 Cilt: 31 Sayı: 3

Kaynak Göster

APA Yalamaç, E., Adıgüzel, H., Murat, M., Vural, D., vd. (2025). Sol-Jel yöntemiyle alümina seramik üretiminde magnezya, zirkonya katkılarının ve proses parametrelerinin deney tasarım yöntemiyle incelenmesi. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 31(3), 491-498.
AMA Yalamaç E, Adıgüzel H, Murat M, Vural D, Çelik AC. Sol-Jel yöntemiyle alümina seramik üretiminde magnezya, zirkonya katkılarının ve proses parametrelerinin deney tasarım yöntemiyle incelenmesi. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi. Haziran 2025;31(3):491-498.
Chicago Yalamaç, Emre, Hüseyin Adıgüzel, Memnune Murat, Dila Vural, ve Ali Cihan Çelik. “Sol-Jel yöntemiyle alümina Seramik üretiminde Magnezya, Zirkonya katkılarının Ve Proses Parametrelerinin Deney tasarım yöntemiyle Incelenmesi”. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 31, sy. 3 (Haziran 2025): 491-98.
EndNote Yalamaç E, Adıgüzel H, Murat M, Vural D, Çelik AC (01 Haziran 2025) Sol-Jel yöntemiyle alümina seramik üretiminde magnezya, zirkonya katkılarının ve proses parametrelerinin deney tasarım yöntemiyle incelenmesi. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 31 3 491–498.
IEEE E. Yalamaç, H. Adıgüzel, M. Murat, D. Vural, ve A. C. Çelik, “Sol-Jel yöntemiyle alümina seramik üretiminde magnezya, zirkonya katkılarının ve proses parametrelerinin deney tasarım yöntemiyle incelenmesi”, Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, c. 31, sy. 3, ss. 491–498, 2025.
ISNAD Yalamaç, Emre vd. “Sol-Jel yöntemiyle alümina Seramik üretiminde Magnezya, Zirkonya katkılarının Ve Proses Parametrelerinin Deney tasarım yöntemiyle Incelenmesi”. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi 31/3 (Haziran 2025), 491-498.
JAMA Yalamaç E, Adıgüzel H, Murat M, Vural D, Çelik AC. Sol-Jel yöntemiyle alümina seramik üretiminde magnezya, zirkonya katkılarının ve proses parametrelerinin deney tasarım yöntemiyle incelenmesi. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi. 2025;31:491–498.
MLA Yalamaç, Emre vd. “Sol-Jel yöntemiyle alümina Seramik üretiminde Magnezya, Zirkonya katkılarının Ve Proses Parametrelerinin Deney tasarım yöntemiyle Incelenmesi”. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, c. 31, sy. 3, 2025, ss. 491-8.
Vancouver Yalamaç E, Adıgüzel H, Murat M, Vural D, Çelik AC. Sol-Jel yöntemiyle alümina seramik üretiminde magnezya, zirkonya katkılarının ve proses parametrelerinin deney tasarım yöntemiyle incelenmesi. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi. 2025;31(3):491-8.





Creative Commons Lisansı
Bu dergi Creative Commons Al 4.0 Uluslararası Lisansı ile lisanslanmıştır.