Isıl işlem prosesiyle fiziksel özelliklerde meydana gelen değişimler

Isıl işlem prosesiyle fiziksel özelliklerde meydana gelen değişimler Isıl işlem prosesi sonucu meydana gelen en belirgin değişim saydam camın opak kristalin malzemeye dönüşümüdür. Cam-seramiğin opaklık derecesi, ışığın komşu kristalin ara yüzeyleri üzerindeki saçınımına ve fazların kırılma indisindeki farklar nedeniyle sistem içinde arta kalan cam fazı ve kristaller arasında oluşan ışığın saçınımına bağlıdır. Kristallerin küçük ve değişik fazların birbirine çok yakın olduğu durumlarda, cam-seramik saydam ve yarı saydam olabilmektedir. 1 2 Isıl işlem prosesi sonucu malzemede meydana gelen diğer bir fiziksel değişim yüzey pürüzlülüğü olup, cam-seramikler gözle incelenirse oldukça pürüzsüz olduğu görülür. Ancak elektron mikroskobu ile yapılan incelemelerde yüzeylerin üretildikleri camlar kadar pürüzsüz olmadığı görülmüştür. 3 Yüzey pürüzlülüğünün nedeni, ısıl işlem prosesi sonucu yuvarlak kristal sınırların elde edilmesidir. Bu durum dalgalı bir yüzey oluşturmakta, ayrıca yapıda yüzey seviyesini yansıtan açısal kristallerin olması da yüzey pürüzlülüğüne neden olmaktadır. 4 Isıl işlem prosesi esnasında hacimde meydana gelebilecek küçük değişimler nedeniyle camseramiğin özgül ağırlığı genelde orijinal cama göre değişiklik göstermektedir. Bu değişiklik % 3 ü aşmamaktadır. Oysa geleneksel seramiklerde kurutma ve pişirme işlemleri sonucu meydana gelen hacim değişiklikleri % 40-50 arasında olabilmektedir.5 Cam-seramiklerde meydana gelen hacim değişiklikleri, orijinal camlar ile oluşan kristal fazların özgül ağırlıklarındaki farkların bir sonucudur. Oluşan kristal fazlar, camdan daha yüksek veya daha düşük yoğunluğa sahip olabilmekte ve bu nedenle de kristalizasyonun net etkisi malzemenin genleşmesine neden olabilmektedir. 6 1

Isıl işlem sonucu meydana gelen küçük boyutsal değişimler, boyut toleransları ile üretimi mümkün kılmaktadır. Bu durum cam-seramik malzemelerin geleneksel seramiklere göre diğer üstün bir yanını ortaya koymaktadır. 7 Isıl işlem prosesi sonucu değişen diğer önemli özellik de malzemenin ısıl genleşme katsayısıdır. Oluşan kristal cinslerine bağlı olarak camın kristalizasyonu, ısıl genleşme katsayısının artmasına veya azalmasına neden olmaktadır. 8 Örneğin kristobalit oluşumu malzemeye yüksek ısıl genleşme katsayısı sağlarken, β-spodümen gibi lityum alüminasilikat tipi kristallerin oluşumu da çok düşük ısıl genleşme katsayısı sağlar. 9 10 Isıl işlem prosesi sonucu oluşan diğer bir değişim de malzemelerin refrakterliğinde meydana gelen artıştır. Tablo 2 Cam ve cam-seramiklerin ısıl genleşme katsayıları ve dilatometrik yumuşama sıcaklıkları. Bu özelliği belirlemenin bir çok yolu olmasına karşın en uygun metod, dilatometrik yumuşama sıcaklığının kullanılmasıdır. Kristalizasyon prosesi sonucunda malzemenin refrakterliği önemli ölçüde artmaktadır. 11 12 2

Isıl işlem prosesi sonucu oluşan en önemli ve göze çarpan özellik, malzemelerin mekanik mukavemetinde meydana gelen artıştır. Camların çoğunun kırılma modülleri 50-120 MPa arasında bir değer iken, aynı camlardan elde edilen camseramikler için kırılma modülü değerleri 100-750 MPa arasında olabilmekte ve bazı özel cam-seramiklerde bu değerlerden daha yüksek mukavemet değerlerine de erişilebilmektedir. 13 Cam-Seramik Üretimi Için Cam Seçimi Cam-seramik üretimi için camın belirli bazı özelliklere sahip olması gerekir. Bu özellikler; - Camın ergime ve işlenme özellikleri - Camın kimyasal kararlılığı - Camın kristalizasyon özelliği dir. 14 Camın ergime ve işlenme özellikleri Ergime özellikleri açısından kullanılan camın ekonomik olarak ergitmeye ve döküme uygun olması gerekir. Genel olarak ergime sıcaklığının üst sınırının 1600 C yi geçmemesi gerekir. Çünkü yüksek sıcaklık, uçucu oksit bileşenlerinin kaybına ve cam fırını refrakterleri ile ergimiş cam arasındaki reaksiyon sonucu refrakterlerin aşınmasına ve cam bileşiminin değişmesine neden olur. Ergime sırasında oluşan gaz kabarcıklarının uzaklaştırılması için yapılması gereken rafinasyon için bazı katalistlerin cam harmanına veya banyosuna ilave edilmesi gerekir. 15 16 Camın ergime sıcaklığını ve viskozitesini düşürmek için de belirli oranlarda alkali ilavesi yapılır. Ancak alkali ve toprak alkali oksitler, refrakterler ile reaksiyona girmektedir. Bununla birlikte, TiO 2, FeO, Fe 2 O 3, MoO 3, WO 3 gibi bazı çekirdeklenme elemanları da fırın atmosferine karşı duyarlı olup, redüklenme eğilimi gösterebilmektedir. Bu nedenle camın kontrollü şartlarda ergitilmesi gereklidir. 17 Cam-seramik üretiminde kullanılan camlar, belirli bir sıcaklık aralığında işlenip şekillendirilirler ve bu sıcaklık aralığının da geniş olması arzu edilir. Camın soğutulması sırasında kristallenme eğilimi göstermemesi gereklidir. Kontrolsüz kristalizasyon, iri kristallerin oluşumuna neden olarak cam-seramiğin mekanik özelliklerini düşürür. Ayrıca kristallerin oluşumu viskoziteyi arttırdığından camın işlenme özelliğini bozmaktadır. 18 3

Alkali metal oksitleri yüksek oranda bulunduklarında kristallenme eğilimi artmakta; Al 2 O 3, ZnO, B 2 O 3 gibi bazı oksitler ise çok düşük oranlarda bile bu eğilimi bastırmaktadırlar. Camın kimyasal kararlılığı Cam-seramiklerde kimyasal kararlılığı belirleyen, cam-seramikteki kristal fazların türleri ile kalıntı cam fazının hacim oranı ve bileşimidir. Cam-seramiğin üretildiği camın kimyasal kararlılığı yüksek ise cam-seramiğin de kimyasal kararlılığı yüksek olmaktadır. 19 20 Bu yüzden sodyum ve potasyum oksit gibi cam kararlılığını düşüren oksitlerin yüksek oranda yer alması istenmez iken; MgO, CaO gibi toprak alkali oksitler ile Al 2 O 3 ve ZnO camın ve cam-seramiğin kimyasal kararlılıklarını arttırmaktadır. 21 Aynı olumlu etkiyi bor oksit de göstermekte olup, kalıntı cam fazına geçme eğilimi göstermekte ve cam fazının kararlılığını arttırmaktadır. Ancak cam-seramiğin refrakterliğini düşürdüğünden % 2-3 den fazla ilave edilmemelidir. 22 Camın kristalizasyon özelliği Camdan beklenen en önemli özellik uzun kristalizasyon sürelerine ihtiyaç göstermeden uygun özelliklere sahip kristalleri verebilmesidir. Bazı camların kristallenmeleri imkansız olmasa bile çok zor olmakta ve uzun sürelere ihtiyaç göstermektedir. Örneğin potasyum alüminasilikat camlarında K 2 O.Al 2 O 3.6SiO 2 fazının kristallenmesi çok zor olmakta ve bu nedenle cam-seramik üretimi için uygun olmamaktadır. 23 Camın şebeke yapısını modifiye edici oksitler yüksek oranda bulunduklarında kristalizasyon kolaylaşmaktadır. Bu oksitler şebeke yapısındaki köprü yapıcı oksijenleri çıkararak köprü yapmayan oksijenleri sokar ve böylece şebeke yapısını zayıflatırlar. 24 4

Köprü yapmayan oksijenlerin miktarı arttıkça zayıflamış şebeke yapısında atomik yeniden düzenlemelerle bunun sonucu kristalizasyon kolaylaşmaktadır. Ancak modifiye edici oksitlerin miktarı camın soğutulması sırasında kontrolsüz kristalizasyona yol açacak kadar olmamalıdır. Li 2 O, ZnO, CaO, BaO, Na 2 O ve K 2 O modifiye edici olarak kullanılırlar. 25 Cam-seramik üretiminde kullanılan çekirdeklendiriciler ve özellikleri Kristalizasyon katalisti veya çekirdeklenme elemanından beklenen özellik, cam içerisinde kolloidal boyutlarda partiküller halinde homojen olarak dağılmasıdır. Bu partiküller kontrollü kristalizasyon sırasında çekirdeklenme merkezi etkisi gösterirler. 26 Cam-seramik üretiminde çekirdeklendirici olarak metaller veya oksitlerin kullanılması ile beraber, metaller daha çok renklendirici olarak camlarda kullanılırlar. Cu, Au, Ag ve Pt grubu metaller bu amaçla kullanılır. 27 Cam içerisinde sıvı durumda iken çözünen metaller hızlı soğutma ile çözeltide atomik boyutlarda kalırlar. Daha sonra camın ısıtılması sırasında difüzyonla yayınan metal atomları bir araya toplanarak 50-500 Å boyutunda partikülleri oluştururlar. Bu partiküller çekirdeklenme merkezi etkisi gösterirler. 28 Cam-seramiklerde çekirdeklendirici olarak en çok kullanılan oksitler TiO 2, P 2 O 5 ve ZrO 2 olup çekirdeklenme etkileri esas olarak katı halde faz ayrışmasına neden olmalarıdır. TiO 2, P 2 O 5 ve ZrO 2 nin yanısıra bazı sistemlerde Fe 2 O 3, Cr 2 O 3, MoO 3, WO 3 ve Florürler de çekirdeklenme etkisi göstermektedir. Çekirdeklenme elemanının türü ve miktarı cam-seramiklerin özelliklerini etkilemektedir. Diğer dönüşümlerde olduğu gibi camseramik prosesinde de büyük bir enerji homojen çekirdeklenmeye engel olduğundan cam-seramik üretim prosesinde heterojen çekirdeklenme hâkimdir. Ayrıca çekirdek ile çekirdeklendirici arasında ara yüzey boyunca güçlü bir çekim kuvvetine gereksinim vardır. 29 30 5

Bunun dışında teknolojik açıdan cam-seramik üretiminde çekirdeklendiricilerin önemli üç özelliği de aşağıda verilmiştir. - Cam oluşum sıcaklığında çabuk ergiyebilmelidir, - Çekirdeklenme için gerekli enerji homojen çekirdeklenme durumuna göre daha düşük olmalıdır, - Çekirdeklendirici atom veya iyonlar düşük sıcaklıklarda difüze olabilmelidir. Cam-Seramik Sistemleri 1. Li 2 O-Al 2 O 3 -SiO 2 sistemi (LAS) Bu sistem ticari anlamda en önemli sistemdir. Düşük ısıl genleşme katsayısına sahip cam-seramik malzemelerin üretiminde kullanılır. Düşük ısıl genleşme katsayısının anlamı termal şoka karşı direncin fazla olmasıdır. Çekirdeklenme katalisti olarak TiO 2, ZrO 2 (yüksek Al 2 O 3 lü bileşimlerde) veya P 2 O 5 (düşük Al 2 O 3 lü bileşimlerde) kullanılır. Esas bileşenler olarak Li 2 O- Al 2 O 3 ve SiO 2 nin yanısıra diğer bazı oksitler de yapıda yer alabilir. 31 32 LAS cam-seramik mikro yapıları 33 34 2. MgO-Al 2 O 3 -SiO 2 sistemi (MAS) Bu sistemdeki cam-seramiklerin elektrik direnci ve mekanik mukavemeti alkali metal iyonlarını içermediklerinden dolayı oldukça yüksektir. Yüksek mekanik mukavemet kordiyerit fazının (2MgO-2Al 2 O 3-5SiO 2 ) varlığından ileri gelir. Çekirdeklendirici olarak TiO 2 (% 7-15), P 2 O 5 ( % 0,5-6) ve klinoenstatit fazının oluşumu için de genellikle ZrO 2 kullanılır. 35 36 6

3. Li 2 O-MgO-SiO 2 sistemi MgO Al 2 O 3 SiO 2 cam-seramik mikro yapı fotoğrafları Bazı bileşimlerin ısıl genleşme katsayıları çok yüksek olup 140 X10-7 ye kadar çıkabilmektedir. Metalik fosfatların kristalizasyon katalisti olarak kullanıldığı camların bileşimi; SiO 2 (51-58), MgO (2-27) Li 2 O (9-27) ve P 2 O 5 (0,5-6) ağırlık yüzdesi arasında değişir. 37 38 4. Alkali içermeyen yüksek ZnO li sistemler (ZnO-Al 2 O 3 -SiO 2 ) ZnO-Al 2 O 3 -SiO 2 sisteminde alkali oksitleri içermeyen cam-seramiklerin bileşimleri SiO 2 nin B 2 O 3 ile kısmen yer değiştirdiği bileşimler akma özelliklerinin uygun olmaları nedeni ile özel kaplamalarda kullanılılırlar. 39 40 5. Li 2 O-ZnO-SiO 2 sistemi Li 2 O-ZnO-SiO 2 sistemi içinde yer alan camseramikler yüksek mekanik mukavemet, geniş bir aralıkta değişebilen ısıl genleşme özelliklerine sahiptirler. Çekirdeklenme katalisti olarak % 0,5-6 P 2 O 5, % 0,02-0,03 Au, % 0,02-0,03 AgCl veya % 0,5-1 Cu 2 O kullanılabilir. 41 42 7

43 44 6. BaO Al 2 O 3 SiO 2 Cam-Seramik Sistemi Bu cam-seramik sisteminin bileşimi % 40-42 BaO, % 17-19 Al 2 O 3 ve % 40-42 SiO 2 dir. Çekirdeklendirici olarak TiO 2 nin kullanıldığı bu cam-seramik sisteminde yapıda hâkim olan ana fazlar Selsian ve BaTiO 3 dir. Yüksek mukavemet ve termal şok dirençlerinden dolayı özellikle mutfak eşyalarında tercih edilmektedir. 45 BaO-Al 2 O 3 -SiO 2 Cam cam oluşum bölgesi 46 7. Değişik alümina silikat sistemlerinden türetilen cam-seramikler Yukarıda açıklanmış bileşimlere ilave olarak diğer değişik oksitleri içeren cam-seramik bileşimleri Tablo 3 de f1-f8 referans numaraları ile gösterilmiştir. Plazma sprey kaplama yöntemiyle kaplanmış BaO Al 2 O 3 SiO 2 cam-seramiklerinin (a) optik mikroskop ve (b) SEM mikroyapı görüntüsü 47 Tablodan görüldüğü üzere bu gruptaki camseramik bileşiminde SiO 2 -Al 2 O 3 oksitlerinin yanısıra CaO, BaO, PbO, CdO gibi toprak alkali oksitler ve çekirdeklendirici olarak da TiO 2 mevcuttur. 48 8

8 CaO-Al 2 O 3 -SiO 2 Sistemi (CAS) CaO Al 2 O 3 SiO 2 (CAS) sistemi temele silikat sistemlerinden birisidir ve CAS camları yüksek refrakterlik, optik ve mekanik özelliklerinden dolayı endüstrinin birçok alanında yaygın olarak kullanılmaktadır. 49 Bu sistemdeki bazı camlar nükleer atıkların depolanması gibi özel uygulamalara da sahiptir. CAS sistemi camları, uygun ısıl işlem şartlarında kristallendirilerek cam-seramiğe dönüştürülmektedir. CAS sistemi camlarının kristallenme özellikleri birçok araştırmacı tarafından incelenmiştir. 50 Monterio ve arkadaşları, CAS sisteminde SiO 2 nin düşük olması durumunda bütün yapının kristallendiğini tespit etmişlerdir. Kingery nin araştırmaları ise SiO 2 içeriğinin yüksek olması durumunda yüzey kristallenmesinin gerçekleşmesi ile beraber TiO 2, Cr 2 O 3 gibi çekirdeklendiricilerin kullanılmasıyla bütün hacimde kristallenmenin oluştuğunu göstermiştir. 51 52 7. Atıklardan ve doğal kayaçlardan üretilen cam-seramikler 7.1. Atıklardan üretilen cam-seramikler İğnemsi (a) ve granüler (b) CAS cam-seramik mikroyapıları 53 Yüksek fırın curufları bileşim itibari ile genel olarak büyük oranlarda SiO 2, Al 2 O 3, CaO ve MgO gibi cam yapıcı oksitlerden oluşmaktadır. Yüksek fırın curuflarında kristallenme katalisti olarak TiO 2, Cr 2 O 3, ZrO 2, P 2 O 5 ve Co 2 O 3 kullanılmaktadır. 54 9

Petrurcig yöntemi ile kristalizasyon sağlanarak yüksek fırın curufu esaslı Silceram cam-seramikleri üretilebilmektedir. Cam soğutulduktan sonra tekrar yüksek sıcaklıklara ısıtarak ısıl işlem yapmak yerine yüksek sıcaklıktan ısıl işlem sıcaklığına soğutmak (şekil verdikten sonra) daha ekonomiktir ve iki aşamalı ısıl işleme göre % 60 lara varan enerji tasarrufu sağlamaktadır. Ayrıca, çelik üretiminde çıkan sıcak cüruf hammadde olarak kullanıldığı zaman da enerji tasarrufu sağlanabilir. 55 Yüksek sertlik, aşınma ve korozyon dayanımına sahip olan curuf esaslı cam-seramik malzemelerden dekoratif amaçlı dış cephe ve yüzey kaplamaları ile kömür gibi abrasif aşındırıcıların nakil ve depolanmasında kullanılan plaka ve borular üretilebilmektedir. 56 (a) Saf oksitlerden, (b) yüksek fırın cürufundan üretilen Silceram cam- seramiklerin mikroyapıları a) 900 C de, b) 1050 C de ısıl işlem görmüş yüksek fırın curufu esaslı cam-seramik malzemelerin SEM mikroyapıları 57 58 Toz yöntemleri ile de yüksek fırın curuflarından sinterlenmiş cam-seramikler üretilebilmektedir. Hacim kristalizasyonu ana cam üzerinde curuf ilavesi ile gerçekleşebilmekle beraber, yapılan çalışmalar toz teknolojisi ile üretilen cam seramiklerde yüzey çekirdeklenmesinin daha büyük bir rol oynadığını göstermektedir. 59 Uçucu küllerin kimyasal bileşimleri incelendiğinde genellikle % 85 veya daha fazla miktarının SiO 2, Al 2 O 3, Fe 2 O 3, MgO ve CaO dan meydana geldiği görülmekte olup, bu da cam-seramik üretiminde kullanılabilmelerini mümkün kılmaktadır. 60 10

Farklı sıcaklıklarda sinterlenmiş Tunçbilek termik santrali uçucu külünden üretilmiş cam-seramik mikro yapısıları: (a)1398 C, (b) 1423 C 61 62 7.2. Doğal kayaçlardan üretilen camseramikler Bazaltlar, bazik bileşimli (% 45-52 SiO 2 ) olup; bazaltik lavlar çatlaklar, yarıklar veya bir volkan bacası aracılığıyla yeryüzüne çıkarak yayınan mağmatik kayaçlardır. 63 64 Cam-seramik malzeme üretiminde kullanılan doğal volkanik kayaç bazaltlar, koyu renkli (grisiyah) ve ince tanelidir. Tipik kimyasal bileşimleri Tablo 5 de verilen bazaltlar esas olarak SiO 2, Al 2 O 3, MgO, CaO ve demir oksitler (FeO ve Fe 2 O 3 ) den meydana gelmektedir. Bu oksitlerden başka, daha az miktarlarda Na 2 O, K 2 O, P 2 O 5, MnO ve TiO 2 de bazaltlarda bulunan kimyasal bileşiklerdir. 65 66 11

Bazalt cam-seramiklerinin kimyasal dayanımı oldukça yüksektir. Ayrıca 1000 C ye kadar termal kararlılığa sahiptirler. Sertlik değerleri de birçok camlardan ve ticari cam-seramiklerden daha yüksektir. 67 68 69 70 Cam-seramiklerin kullanım alanları Cam-seramikleri de içerisine alan seramik malzemeler grubu, genellikle mühendislik uygulamalarında kullanılan malzemelerdir. 71 72 12

Diğer herhangi bir malzeme grubununkine benzemeyen ve bu malzemelerin karşılayamayacağı sertlik, aşınma direnci, oksidasyona, korozyona ve yüksek sıcaklıklara dayanım, boyutsal kararlılık,optik ve diğer geçirim karakterlerinin yanısıra elektriksel özelliklerinden dolayı özel birtakım uygulamalarda kullanılırlar. Tablo 7 de camseramik sistemleri, genel özellikleri ve uygulama alanları özetlenmiştir. 73 74 Düşük genleşmeli cam-seramikler Bu tür cam-seramikler temel kristal fazları β- spodümen veya β-ökriptit (Li 2 O.Al 2 O 3.2SiO 2 ) olan LAS esaslı cam-seramiklerdir. Bu kristallerin varlığı - 4X10-6 ile 4X10-6 K -1 arasında değişen lineer termal genleşme katsayılarına sahip cam-seramiklerin elde edilmesini sağlar. Düşük genleşmeli şeffaf LAS cam-seramiklerinin uygulama alanlarından birisiısıya dayanıklı sofra gereçleri ile ocak ve fırın üstlerinde kullanılabilmeleridir. 75 76 Altlık ve devre uygulamalarında kullanılan cam-seramikler Geniş alanlı donanımlar için altlık ve devre uygulamalarında kullanılan cam-seramikler geliştirilmiştir. Cam-seramiklerin termal genleşme özellikleri bu tür uygulamalar için uygundur. 77 Bu tip uygulamalarda temel kristal fazın kordierit olduğu MAS esaslı cam-seramikler kullanılır. Bu malzemeler klasik cam-seramik veya şerit döküm yöntemleri ile hazırlanır yaklaşık olarak 900 C de pişirilir. Klasik yöntemle hazırlanan malzemeler, mükemmel yüzey kalitesinin elde edilebilmesinden dolayı ince film devre uygulamaları için daha uygundur. 78 13

Cam-seramiklerinin devre uygulamalarına örnekler 79 80 On the road to Cerro Paranal, Chile telescope Mirror fabrication in Mainz, Germany 81 82 Isıya dayanıklı cam-seramikler Si-Al-O-N cam-seramikler, sinterleyici olarak çok az miktarda Al 2 O 3 ilavesi ile silisyum nitrürün pişirilmesi sonucu elde edilir. Seramik sistemleri üzerindeki takip eden çalışmalarla geniş aralıklarda cam ve camseramik bileşimleri hazırlanmıştır. Bunların birçoğu, yüksek sıcaklıkta kararlıdır. Corning s new digital hot plates with Pyroceram TM tops. 83 84 14

Biyomedikal uygulamalarda kullanılan camseramikler 1. Kemik yerine cam-seramiklerin kullanımı Kemik yerine kullanılabilen cam-seramiklerin en büyük avantajı, biyoaktif malzemeler olarak sahip oldukları potansiyellerindedir. Insan kol ve bacakları ile karşılaştırılabilen mukavemet değerleri, ortalama kristal boyutu 30 µm olan ve ana kristal fazları Na 2 Ca 3 Si 6 O 16 ile Ca 2 P 2 O 5 olan Na 2 O-CaO-P 2 O 5 -SiO 2 bileşimindeki camseramikler ile elde edilmiştir. Silisyumun varlığı, kemiğin minerallenme hızının artmasına ve normal iskeletin gelişimine yol açar. 85 (a) (b) (c) a) 60 yaşında bir bayanda femur kemiği deformasyonu, b) asetablum bölgesinde apatit-volostonit cam-seramik uygulaması (implantasyondan 4 hafta sonra, c) asetablum bölgesinde derformasyonun görülmemesi (implantasyondan 7,6 yıl sonra) 86 2. Dişcilikte cam-seramiklerin kullanımı Doğal dişlere benzer görünüşde yapılan cam-seramiklerin uyumu kişiden kişiye değişmektedir. Diştacı olarak kullanım için farklı bileşimlerde birçok cam-seramik sistemi çalışılmıştır. 87 Metalik diş protezlerinin üzerine kaplanan potasyum alümina-silikatlar, doğal dişlere benzemesi için renklendirilebilen ve toz yöntemi ile üretilen LAS esaslı camseramikler, hassas dökümle dişlerin şekillendirildiği mika içeren camseramikler ve hassas döküm yöntemi ile de şekillendirilebilmesine rağmen bütün bir dişden ziyade ince bir kaplama şeklinde uygulanan kalsiyum magnezyum fosfor silikat tipi cam-seramikler bu amaçla çalışılan cam-seramik sistemlerine örnek olarak verilebilir. 88 Çürümüş kısmın temizlenmesinden sonra yerine diş dolgusu yapılması dişcilikteki en önemli uygulamalardan birisidir. Bu amaçla yıllardır metal amalgamlar kullanılmakla beraber son zamanlarda cam ve yukarıda bahsedilen bileşimlerdeki cam-seramikler de kullanılmaya başlamıştır. Bu malzemeler, organik bir reçine ile karıştırılmış cam tozları şeklinde kullanılır. Karışımdaki reçine diş oyuklarını kavrar. Camseramiklerin kullanımı ise renklendirmenin yanısıra aşınmaya karşı direnç de sağlar. 89 90 15

Aşınmaya dayanıklı boru, plaka, pompa ve yataklarda kullanılan cam-seramikler Cam-seramiklerin üstün sertlik ve aşınma dirençleri bu tür malzemelerin pompa, valf, plaka ve boru hatlarında kullanılabilmelerini sağlamaktadır. Yine cam-seramiklerin oldukça iyi kimyasal kararlılığı ve korozyon direnci bunların kimya endüstrilerinde yüksek sıcaklıklarda kimyasal sıvıları taşıyan, ileten, depolayan parça uygulamalarında biçilmiş kaftan yapmaktadır. Bu amaçla üretilen cam-seramik malzemeler daha çok yüksek fırın curuflarından ve doğal volkanik kayaç bazaltlardan yapılmaktadır. 91 92 Boru şeklinde üretilen bazalt cam-seramikleri Plaka, Oluk, ve Dirsek şeklinde üretilen bazalt cam-seramikleri 93 94 Işlenebilir cam-seramikler Hacim kristallenmesi gösteren fluormika kristallerinin mevcut olduğu cam-seramik sistemleri en iyi işlenebilir cam-seramik grubudur. Mika tipi cam-seramiklerde ana kristal faz fluoflogopit (KMg 3 AlSi 3 O 10 F 2 ) dir. Hassas elektrik izalatörleri, vakum besleme yolları, mikrodalga tüp parçaları için pencereler, alan iyon mikroskopları için numune tutucular, sismograf bobinleri ve γ-ışınlı teleskop iskeletleri gibi birçok alanda yaygın olarak kullanılmaktadır. 95 96 16

97 98 Bağlanma uygulamalarında kullanılan camseramikler Cam-seramiklerin en önemli özelliklerinden birisi de sinterlenmiş seramikler ve metaller gibi diğer malzemelerle bağlanabilme özellikleridir. Böylece yüksek mukavemetli, emniyetli bağlantılar elde edilir. Cam-seramiklerin bağlanmasında geliştirilen temel alanlar aşağıda verilmiştir. - Yüksek kaliteli sızdırmaz bağlantılar elde etmek için cam-seramiklerin metallerle bağlanması - Metallerin kaplanması - Yüksek sıcaklık bağlanma ortamında seramiklerin seramikler veya metallerle bağlanması 99 100 Motorlarda kullanılan cam-seramikler Cam-seramiklerin genel özellikleri bu malzemelerin dizel motorlarında ve gaz türbinlerinde kullanımına imkan vermektedir. Fakat bu malzemelerin mevcut faydalı birçok özelliğine, yapışkan kaplamalar sağlamasına ve iyi bir şekilde bağlanmış kompozit yapılarına sahip olmasına rağmen cam-seramiklerin bu alanda kullanımına yönelik çok az çalışma yapılmıştır. En önemli cam-seramik gelişmelerinden biri düşük genleşmeli LAS ın döner ısı değiştiricileri olarak kullanılabilmesidir. Giren havanın ısıtılabilmesi için sürekli dönen cihazın kanatları motordan kaynaklanan sıcak gazları ısıtır. Bu amaçla seramik yataklar ve contalar geliştirilmiştir. 101 Korozyon dayanımını arttırmak için nikel esaslı türbin bıçaklarının cam-seramiklerle kaplanması ve cam-seramiklerin silindirlerde kullanılabilmesine yönelik sınırlı sayıda çalışma yapılmıştır. Buna rağmen yakın bir gelecekte cam-seramiklerin dizel motorlarında korozyon dayanımını arttırması ve termal bariyer görevi görmesi amacıyla kullanılması kaçınılmaz olacaktır. Cam-seramiklerin üretim teknikleri ve genel özellikleri bu malzemelerin motorlarda kullanılan çeşitli metal ve alaşımlara yüksek kalitede bağlanabilmesine ve termal genleşme açısından iyi bir uyum sağlayabilmesine olanak vermektedir. 102 17

Lazerlerde kullanılan cam-seramikler LAS esaslı düşük genleşme gösteren transparent cam-seramikler Cr +3, Nd +5 veya Eu +3 iyonları ile dop edilebilir. Bu iyonlar dop edildikleri malzemelerin ayarlanabilir lazerler veya ışık veren solar toplayıcılar olarak kullanılabilmelerini sağlarlar. 103 104 Radyoaktif atıkların depolanmasında kullanılan camseramikler Ağırlıkça % 20 ye kadar nükleer yakıt atıklarının simülasyonu ile hazırlanan malzemeyi içeren Na 2 O-Al 2 O 3 -CaO-TiO 2 -SiO 2 tipi cam-seramikler üretilmiştir. Uranyumun camsı fazda toplandığı bu malzemede geliştirilen temel faz sfin (CaTiSiO 5 ) dir. Nükleer yakıtların depolanmasında bazalt cam-seramiklerinin kullanımına yönelik çalışmalar da yapılmıştır. SiO 2 -Al 2 O 3 -CaO- MgO-Fe 2 O 3 -Na 2 O esaslı bazaltlara ağırlıkça % 50 ye kadar radyoaktif atık simülasyon malzemelerinin ilave edilmesi ile temel kristal fazı ojit (CaFeMg(SiO 3 ) 2 ) olan bazalt cam-seramikleri üretilmiştir. 105 Sfin ve bazalt cam-seramikleri, seramiklere ve camlara (özellikle borosilikat camları) göre daha iyi kimyasal, termal ve mekanik özelliklere sahiptirler. Bu özellikleri ile, radyoaktif atıkların depolanmasında kullanılan borosilikat esaslı camların yerini almaya aday malzemelerdir. 106 107 108 18

Camlaştırılmış radyoaktif atıkların konulduğu çelik varil Radioactive wastes solidified in concrete or glass-ceramic 109 110 Camlaştırılmış radyoaktif atık siloları 111 19