ZrSiO4 ve ZrO2 ilavelerinin MgO-MgAl2O4 refrakterlerinin mekanik, ısıl şok ve korozyon davranışlarına etkileri

Abstract

MgO-spinel kompozit refrakterlere ağırlıkça %5, %10, %20 ve %30 oranlarında zirkon (ZrSiO4) ve zirkonya (ZrO2) ilaveleriyle elde edilen farklı kompozisyonların mekanik özellikleri, ısıl şok ve korozyon davranışları incelenerek, meydana gelen değişimler belirlenmiş ve nedenleriyle birlikte bu faktörleri etkileyen parametreler araştırılmıştır. Üretilen numuneler için yoğunluk, mukavemet, elastik modül, kırılma tokluğu, kırılma yüzey enerjisi, iş enerjisi, kritik hata boyutu ve ortalama MgO tane boyutu verileri ölçülerek değerlendirilmiştir. Katkı tipi ve miktarına bağlı olarak mikroyapısal değişiklikler ve kırılma yüzeyleri incelenerek yeni faz oluşumları belirlenmiştir. Farklı kompozisyonların mekanik özellikleri ile yapısal değişimler arasındaki ilişkiler incelenmiştir. Refrakter malzemelerin yüksek sıcaklık performansını tespit etmek için kullanılan ısıl stres/şok parametreleri (R, R''', Rst) ve γWOF/γS oranları hesaplanmıştır. 500 °C ve 1000 °C'lerde test edilen numunelerin ısıl şok davranışı incelenmiştir ve ölçülen mekanik özelliklerin değerlendirilmesiyle yüksek ısıl şok direnci gösteren kompozisyonlar tespit edilmiştir. Ayrıca korozyon testleri yapılan refrakterlerin sızma derinlikleri ve yayılma alanları ölçülerek korozyon dirençleri belirlenmiştir. Zirkon ve ZrO2'nın MgO-spinel refrakterlere ilavesiyle mekanik özellikler ile ısıl şok ve korozyon direncinde önemli ölçüde iyileşme sağlanmıştır ve optimum kompozisyonlar tespit edilmiştir.