Gamma-Radyasyonunun SiO 2 -CaO-Na 2 O Cam-Seramik Numunesinin Kristalleşmesi Ve Mikro Sertliği Üzerine Etkisi



Benzer belgeler
Kristalizasyon Kinetiği

Termal analiz esasları;

ÇİNKO KATKILI ANTİBAKTERİYEL ÖZELLİKTE HİDROKSİAPATİT ÜRETİMİ VE KARAKTERİZASYONU

Faz dönüşümleri: mikroyapı oluşumu, faz dönüşüm kinetiği

KARBON ELYAF TAKVİYELİ POLİAMİT 6 KARMALARIN ISIL VE MEKANİK ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ

POLİPROPİLEN-ZEOLİT KOMPOZİTLERİN TERMAL ÖZELLİKLERİNDE SİLAN BAĞLAYICILARIN ETKİSİ

FARKLI ÇELİKLERE UYGULANAN DEĞİŞEN ISITMA HIZLARININ MEKANİK ÖZELLİKLERE ETKİSİNİN İNCELENMESİ

METALLERDE KATILAŞMA

NANO KURġUN ÜRETĠMĠ VE KARAKTERĠZASYONU

ADANA BİLİM VE TEKNOLOJİ ÜNİVERSİTESİ MADEN VE CEVHER HAZIRLAMA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MİNERAL KARAKTERİZASYONU LABORATUVARI CİHAZ KATALOĞU

KARBONATLI MANGAN CEVHERİNİN İZOTERMAL OLMAYAN DEKOMPOZİSYON KİNETİĞİ THE NON-ISOTHERMAL KINETICS OF DECOMPOSITION OF MANGANESE CARBONATE ORE

Basma Zoru Altında Kırılan ve Kırılmayan Cu-Al-Be Şekil Hatırlama Alaşım Numunelerinin Özelliklerinin İncelenmesi

Mert KILINÇ, Göknur BAYRAM. Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Kimya Mühendisliği Bölümü, 06531, ANKARA ÖZET

BÖLÜM 1: TEMEL KAVRAMLAR

METALLERDE KATILAŞMA HOŞGELDİNİZ

1.SINIF 1. DÖNEM DERS MÜFREDATI

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi

Yedinci Ulusal Kimya Mühendisliği Kongresi, 5-8 Eylül 2006, Anadolu Üniversitesi, Eskişehir YMN15

Laboratuarımız. Ankara Üniversitesi. Mühendislik Fakültesi Manyetik Malzemeler Araştırma Grubu. Ankara Üniversitesi

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

MALZEME BİLİMİ Güz Yarıyılı Kocaeli Üniversitesi Ford Otosan Ġhsaniye Otomotiv MYO. Yrd. Doç. Dr. Egemen Avcu

Elektromanyetik Işıma Electromagnetic Radiation (EMR)

Sb 2 Te 3 ve Bi 2 Te 3 İÇERİKLİ YARI İLETKEN ALAŞIMLARIN ÜRETİMİ ve TERMOELEKTRİK, YAPISAL, MİKROYAPISAL ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ ÖZET


ÇANAKKALE-ÇAN LİNYİTİNİN KURUMA DAVRANIŞI

ANİZOTROPİ. Schmid s Tek kristle uygulandığında:

BÖLÜM 19 KİMYASAL TERMODİNAMİK ENTROPİ VE SERBEST ENERJİ Öğrenme Hedefleri ve Anahtar Kavramlar: Kendiliğinden, tersinir, tersinmez ve izotermal

Dozimetrik Malzeme Olarak Ametistin Termolüminesans Özelliklerinin Belirlenmesiz

Paslanmaz Çelik Gövde. Yalıtım Sargısı. Katalizör Yüzey Tabakası. Egzoz Emisyonları: Su Karbondioksit Azot

YANMA. Derlenmiş Notlar. Mustafa Eyriboyun ZKÜ

Yüksek-Sıcaklık Cu-Al-Fe-Co Şekil Hatırlamalı Alaşımının İzotermal Oksidasyon Davranışının İncelenmesi

EFFECT OF MECHANICAL ACTIVATION ON THE SODA ROASTING KINETICS OF CHROMITE

POLİMER KİMYASI -9. Prof. Dr. Saadet K. Pabuccuoğlu

ELLINGHAM DİYAGRAMLARI

Yrd. Doç. Dr. Şeniz R. KUŞHAN AKIN EĞİTİM Doktora, Yüksek Lisans, Lisans, İŞ TECRÜBESİ Yrd. Doç. Dr., Bilimsel Programlar Başuzmanı,

Sürekli Karıştırmalı Tank Reaktör (CSTR)

ATOM HAREKETLERİ ve ATOMSAL YAYINIM

Işıldar malzemeler günlük yaşamda aydınlatma ve monitör tüpleri, tıpta tomografi cihazları, dişçilik, güvenlik ve uyarı sistemleri ve dozimetreler

MİKRODALGA YÖNTEMİYLE NİKEL FERRİT NANOPARTİKÜLLERİN SENTEZİ VE KARAKTERİZASYONU

CURRICULUM VITAE. University of Gaziantep, Department of Engineering Physics, September, (PhD)

TAHRİBATLI MALZEME MUAYENESİ DENEYİ

Doğal Gypsum (CaSO 4.2H 2 O) Kristallerinin Termolüminesans (TL) Tekniği ile Tarihlendirilmesi. Canan AYDAŞ, Birol ENGİN, Talat AYDIN TAEK

A.Ü. GAMA MYO. Elektrik ve Enerji Bölümü GÜNEŞ ENERJİSİ İLE ELEKTRİK ÜRETİMİ 10. HAFTA

PERİYODİK SİSTEM VE ELEKTRON DİZİLİMLERİ#6

Yeniden Kristalleşme

Enerji iş yapabilme kapasitesidir. Kimyacı işi bir süreçten kaynaklanan enerji deyişimi olarak tanımlar.

CALLİSTER FAZ DÖNÜŞÜMLERİ

1. Giriş 2. Yayınma Mekanizmaları 3. Kararlı Karasız Yayınma 4. Yayınmayı etkileyen faktörler 5. Yarı iletkenlerde yayınma 6. Diğer yayınma yolları

ATMOSFERDEKİ YAĞIŞA GEÇERİLİR SURUHARI MİKTARININ HESAPLANMASI

Magnetic Materials. 7. Ders: Ferromanyetizma. Numan Akdoğan.

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

Monolitik Refrakter Malzemelerde Temel Özelliklerin Detaylandırılması

Faz Dönüşümleri ve Faz (Denge) Diyagramları

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

PLASTİK ŞEKİLLENDİRME YÖNTEMLERİ

MALZEME BİLGİSİ DERS 4 DR. FATİH AY.

İKİ YADA DAHA FAZLA MADDENİN ÖZELLİKLERİNİ KAYBETMEDEN ÇEŞİTLİ ORANLARDA KARIŞMASI İLE OLUŞAN TOPLULUĞA KARIŞIM DENİR KARIŞIMLAR İKİ SINIFTA

İKİ YADA DAHA FAZLA MADDENİN ÖZELLİKLERİNİ KAYBETMEDEN ÇEŞİTLİ ORANLARDA KARIŞMASI İLE OLUŞAN TOPLULUĞA KARIŞIM DENİR KARIŞIMLAR İKİ SINIFTA İNCELENİR

Yrd. Doç. Dr. Atilla EVCİN Sol-jel Prosesleri Ders Notları

BMM 205 Malzeme Biliminin Temelleri

MALZEME BİLİMİ (DERS NOTLARI)

Danışman: Yard. Doç. Dr. Metin Özgül

Fen ve Mühendislik Bilimleri için Fizik

5.111 Ders 34 Kinetik Konular: Sıcaklığın Etkisi, Çarpışma Teorisi, Aktifleşmiş Kompleks Teorisi. Bölüm

Hidroklorik asit ve sodyum hidroksitin reaksiyonundan yemek tuzu ve su meydana gelir. Bu kimyasal olayın denklemi

Akım ve Direnç. Bölüm 27. Elektrik Akımı Direnç ve Ohm Kanunu Direnç ve Sıcaklık Elektrik Enerjisi ve Güç

Sıcaklık (Temperature):

BURSA TEKNİK ÜNİVERSİTESİ DOĞA BİLİMLERİ, MİMARLIK VE MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ 3 NOKTA EĞME DENEYİ FÖYÜ

Çentik Açma (Charpy Test Numunesi) 5 TL / Numune 1 gün DİNAMİK LABORATUVARI * TS EN ISO 148-1:2011 TS EN ISO 148-1:2011 TS EN ISO 9016:2012:2013

O )molekül ağırlığı 18 g/mol ve 1g suyun kapladığı hacimde

III Ön Lisans ( ) Lisans (X) Yüksek Lisans ( ) Doktora ( )

METALİK MALZEMELERİN GENEL KARAKTERİSTİKLERİ BAHAR 2010

BÖLÜM 2. FOTOVOLTAİK GÜNEŞ ENERJİ SİSTEMLERİ (PV)

Döküm Prensipleri. Yard.Doç.Dr. Derya Dışpınar. İstanbul Üniversitesi

HYDROTERMAL YÖNTEMİYLE NİKEL FERRİT NANOPARTİKÜLLERİN SENTEZİ VE KARAKTERİZASYONU

TERMODİNAMİĞİN BİRİNCİ YASASI

EN madde 8.2 Fracture toughness (Klc) EN madde 8.4 Fatique Test

DOKUZ EYLÜL ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ DEKANLIĞI DERS/MODÜL/BLOK TANITIM FORMU. Dersin Kodu: MMM 4037

Bölüm 4: X-IŞINLARI DİFRAKSİYONU İLE KANTİTATİF ANALİZ

İLERİ YAPI MALZEMELERİ-2 MALZEME ÖZELLİKLERİ

1,3-bis-(p-iminobenzoik asit)indan Langmuir-Blodgett filmlerinin karakterizasyonu ve organik buhar duyarlılığı

Kaynak yöntemleri ile birleştirilen bir malzemenin kaynak bölgesinin mikroyapısı incelendiğinde iki ana bölgenin var olduğu görülecektir:

S. SÖNMEZ a, F.M. EMEN b, A. EGE c, E. EKDAL d, K. OCAKOĞLU e, T. KARALI d, N. KÜLCÜ a

GARZAN ASFALTENİNİN PİROLİZ KİNETİĞİ

KİMYASAL TEPKİMELERDE HIZ

4 ELEKTRİK AKIMLARI. Elektik Akımı ve Akım Yoğunluğu. Elektrik yüklerinin akışına elektrik akımı denir. Yük

Malzemelerin Deformasyonu

Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi

3.BÖLÜM: TERMODİNAMİĞİN I. YASASI

ÖZGEÇMİŞ. Derece Bölüm/Program Üniversite Ortalama Yıl

FAZ DİYAGRAMLARI ve DÖNÜŞÜMLERİ HOŞGELDİNİZ

REKOMBİNANT E.coli KÜLTÜRLERİ İLE ENZİM ÜRETİMİNİN KİNETİK ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ. Dilek KAZAN, Amable HOKTAÇSU ve Agnes ÇAMURDAN

KİNETİK GAZ KURAMI. Doç. Dr. Faruk GÖKMEŞE Kimya Bölümü Hitit Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi 1

Döküm Prensipleri. Yard.Doç.Dr. Derya Dışpınar. İstanbul Üniversitesi

MMM291 MALZEME BİLİMİ

Fen ve Mühendislik Bilimleri için Fizik

MAK 210 SAYISAL ANALİZ

TÜBİTAK-BİDEB Lise Öğretmenleri (Fizik, Kimya, Biyoloji ve Matematik) Proje Danışmanlığı Eğitimi Çalıştayı LİSE-2 (ÇALIŞTAY 2012) SUYUN DANSI

FİZ4001 KATIHAL FİZİĞİ-I

Transkript:

Fırat Üniv. Fen ve Müh. Bil. Dergisi Science and Eng. J of Fırat Univ. 18 (4), 499-506, 006 18 (4), 499-506, 006 Gamma-Radyasyonunun SiO -CaO-Na O Cam-Seramik Numunesinin Kristalleşmesi Ve Mikro Sertliği Üzerine Etkisi Ömer KAYGILI ve Hulusi YAVUZ Fırat Üniversitesi Fen-Edebiyat Fakültesi Fizik Bölümü, 3169, ELAZIĞ okaygili@firat.edu.tr (Geliş/Received: 1.04.006; Kabul/Acceted: 0.06.006) Özet: Bu çalışmada SiO -CaO-Na O cam-seramik numunesinin gamma radyasyonu uygulanmadan önce ve uygulandıktan sonraki kristalleşme işlemi incelenmiştir. Numuneye 70 MRad dozda 60 Co γ-kaynağı ile radyasyon uygulanmıştır. Cam-seramik numunenin yaısal incelenmesi, diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC), X-ışını difraksiyonu (XRD) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanılarak yaılmıştır. Diferansiyel taramalı kalorimetre kullanılarak numunenin izotermal olmayan kristalleşme kinetikleri hesalanmıştır. Ayrıca numunenin mikro sertliğinin radyasyonla değişimi de incelenmiştir. Kristalleşmenin aktivasyon enerjisi (E), Avrami üsteli (n) ve kristalleşme entalisi ( H) hesalanmıştır. Numunenin radyasyondan önce ve radyasyondan sonraki kristalleşme kinetikleri karşılaştırılmıştır. Radyasyon uygulanan malzeme için; Avrami üsteli, reaksiyon oran sabiti, aktivasyon enerjisi, frekans faktörü, kristalleşme ik sıcaklığı ve mikro sertliğinin değiştiği gözlendi. Anahtar Kelimeler: Aktivasyon enerjisi, izotermal olmayan kinetikler, cam-seramik, Avrami üsteli. Effect of Gamma-Irradiation on the Crystallization and Micro Hardness of SiO -CaO-Na O Glass-Ceramic Samle Abstract: In this study, we have investigated the crystallization rocess of SiO -CaO-Na O glass-ceramic samle before and after gamma-ray irradiation. The samle has been irradiated with the dose of 70 Mrad of γ- source 60 Co. The structure investigation of glass-ceramic samle was made by differential scanning calorimetry (DSC), X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscoy. The non-isothermal crystallization kinetics were calculated by using differential scanning calorimetry (DSC). Furthermore, the variation of micro hardness of the irradiated samles has also investigated. The crystallization activation energy (E), Avrami exonent (n) and crystallization enthaly (- H) have been calculated. The crystallization kinetics of the samle before and after irradiation have been comared. It was observed that the Avrami exonent, reaction rate constant, activation energy, frequency factor, the crystallization eak temerature and micro hardness have been changed for irradiated samle. Keywords: Activation energy, non-isothermal kinetics, glass-ceramic, Avrami exonent. 1. Giriş Malzemelerin üzerine uygulanan radyasyonun, malzemede bazı özellikleri değiştirici etki meydana getirdiği bilinmektedir. Radyasyon, iyonlaştırıcı radyasyon ve iyonlaştırıcı olmayan radyasyon olmak üzere iki gruba ayrılır. Bu radyasyon türlerinden de iyonlaştırıcı radyasyon-ların, uygulandıkları maddelerin atomlarının konumlarını değiştirebilecek etkiye sahi olduklarından dolayı malzeme üzerinde dikkate değer etkiler meydana getirmeleri kaçınılmazdır. Bu çalışmada kullanılan gamma radyasyonu da iyonlaştırıcı radyasyon türüdür [1-3]. Seramikler, metaller ile ametallerin birbirleri ile iyonik veya kovalent bağ yamasıyla oluşan metal dışı, inorganik malzemelerdir. Mevcut bağ yaıları sayesinde iyi bir kimyasal kararlılığa sahitirler. Seramikler tiik olarak kırılgandırlar ve çok yüksek erime sıcaklığına sahitirler. Isıl ve elektriksel iletkenlikleri düşüktür. Bir seramik türü olan cam-seramik malzemeler, kristalleşmeye uygun camların, çekirdeklenme ve kristal büyütme aşamaları sonucu kontrollü kristalleşmesi ile üretilen malzemelerdir.

Ö. Kaygılı ve H. Yavuz Üretildikleri camlara kıyasla çok daha yüksek mekanik mukavemete ve darbe direncine, daha yüksek refrakterliğe ve daha düşük ısıl genleşme katsayısına sahi, çok kristalli yaıdaki malzemelerdir [4 7]. Yaılan bu çalışmada; birçok bakımdan üstün özelliklere sahi cam-seramik malzemelere uygulanan yüksek dozdaki iyonlaştırıcı etkiye sahi gamma radyasyonun, malzemenin kristalleşmesi ve mikro sertlik özellikleri üzerindeki etkisi incelenmiştir.. JMAK Kinetikleri.1 İzotermal JMAK kinetikleri Bu kinetikler başta Johnson, Mehl ve Avrami tarafından tasarlanmış, daha sonra Kolmogorov ve en sonunda Erofeev ve Mitzkevich tarafından geliştirilmiştir. Buna göre temel olarak; bir t süresinde dönüşen hacim kesri zamanın bir fonksiyonu olarak şu şekilde ifade edilir [8 13]; m t t x = 1 ex g τ I v ud dt' (1) 0 t' Sabit sıcaklıkta kristalleşme ve reaksiyon kinetikleri genelde iyi bilinen Johnson-Mehl- Avrami (JMA) denklemi ile ifade edilir: n ln( 1 x) = (kt) () Belirli sıcaklık aralıkları içinde k nın sıcaklığa bağlılığı Arrhenius denklemi ile ifade edilebilir: E k = k 0 ex (3) RT. İzotermal olmayan JMAK kinetikleri DSC ölçümlerinde ısıtma hızı ( α = dt / dt) genellikle tarama boyunca sabit tutulur. Böylece reaksiyon oran sabiti k, tıkı sıcaklığın değişmesi gibi zamanla değişir. Bu tür durumlar izotermal olmayan koşullar adını alır. Numune ile ısıtma hızı, lineer formda aşağıdaki denklemdeki gibi birbirine bağımlıdır [14-16]: T = T0 + αt (4) Denklem () yi başka bir biçimde yazacak olursak; n x(t) = 1 ex[ (kt) ] (5) şeklini alır. Bu ifadenin de zamana göre türevi alınırsa ifade; n 1 x& = n(kt) [k + kt](1 & x) (6) haline dönüşür. k nın zamana göre türevi alınarak denklem (3) ve (4) yardımıyla aşağıdaki ifade türetilir: dk dt E k& α k dt dt RT = = (7) Bu yeni bağıntı denklem (6) da yerine koyulursa; n n 1 x& = nk t [1 at](1 x) (8) bulunur. Burada a = ( αe / RT ) dir. Kissinger a göre denklem (8) de yazmış olduğumuz (at) terimi bir bütünlük içinde ele alınırsa (E / RT ) << 1 dir ve ihmal edilebilir. Böylece denklem (8) yeniden buna göre düzenlenirse [17]; n 1 x (1 x)nk t n & = (9) halini alır. Yine bu ifade de denklem (7) ye göre tekrar düzenlenirse; x& = Ank(1 x) (10) bağıntısı elde edilir. Burada (n 1) / n A = [ ln(1 x)] dir. A nın maksimum ik sıcaklığında (T) sabit olduğu varsayılarak denklem (9) ifadesinin zamana bağlı türevi alını sıfıra eşitlenirse ifade T ye bağlı bir hale dönüşür. αe & x = Ank(1 x) Ank = 0 (11) RT 500

Gamma-Radyasyonunun SiO -CaO-Na O Cam-Seramik Numunesinin Kristalleşmesi Ve Mikro Sertliği Üzerine Etkisi Yine bu ifadeyi de şu şekilde kısaltmak mümkündür: α E = Cex T RT (1) Burada C = (ARnk 0 / E) dir. Yukarıdaki denklemin logaritması alınırsa; E ln α = Sabit (13) T RT bağıntısı elde edilir. ln( α / T ) ifadesinin 1 / T ye karşı grafiği çizilirse grafiğin eğimi (-E/R) oranını verir ve buradan aktivasyon enerjisi hesalanabilir. Aynı şekilde ln( α / T ) ifadesinin 1/ T ye karşı grafiğinde, grafiğin ekseni kestiği nokta ise - ln(e/r)+lnk0 değerini verir. Buradan ise k 0 değeri bulunabilir. Hem izotermal koşullar hem de izotermal olmayan koşullar için geçerli olan Denklem (3) de frekans faktörü değerini yerine yazarak reaksiyon hızını (k) hesalayabiliriz. Johnson-Mehl-Avrami denkleminden türetilmiş olan Ozawa metoduna göre; % 9,8 ağ. Na O bileşimine sahi toz oksitler, homojeniteyi sağlamak için üç saat karıştırıldı. Karışıma ton basınç uygulanarak elet haline getirildi ve daha sonra yüksek sıcaklık fırınında 1300 C de,5 saat ısıl işleme tabi tutularak döküm işlemi gerçekleştirildi. Cam-seramik numuneye Ankara Nükleer Araştırma ve Eğitim Merkezi nde 70 MRad dozda 60 Co kaynaklı gamma (γ) radyasyonu uygulandı. Cam-seramik numunenin radyasyon uygulanmamış ve 70 MRad dozda 60 Co gamma (γ) radyasyonu uygulanmış hali için alınan X- ışını ölçüm sonuçları sırası ile Şekil 1 ve Şekil de verilmiştir (Rigaku Rad. B D Max, Cu K α, 1,54Å). Numunenin radyasyon uygulanmamış hali ve radyasyona maruz kaldıktan sonraki hali için 0 600 C sıcaklık aralığında 10, 15, 0 ve 5 C/dk. ısıtma hızlarında alınan DSC ölçümleri (TA Instruments DSC 010) sırasıyla Şekil 3 ve Şekil 4 te verilmiştir. Taramalı elektron mikroskobu görüntüleri EVO 40XVT marka elektron mikroskobu kullanılarak elde edilmiştir. Mikro sertlik ölçümleri MHT-10 Micro Hardness Tester cihazıyla yaılmıştır. Elde edilen ölçümler Tablo 4 te verildiği gibidir. d ln[ ln(1 x)] = n d ln α (14) 4. Sonuçlar ve Tartışma dir. Buna göre çizilen ln[ ln(1 x)] ifadesinin lnα ya karşı grafiğinin eğimi n değerini verir [18]. Xie ve Gao ya göre bulunan Avrami üsteli (n) değerleri şu şekilde yorumlanmaktadır: Yüzeyden iç kısımlara doğru [19], n=1 ; yüzeysel çekirdeklenme ve tek boyutta büyümeye, n= ; hacimsel çekirdeklenme ve tek boyutta büyümeye, n=3 ; hacimsel çekirdeklenme ve iki boyutta büyümeye, n=4 ; hacimsel çekirdeklenme ve üç boyutta büyümeye karşılık gelir. Şekil 1 Cam-seramik numunenin radyasyon uygulanmadan önceki X-ışını difraksiyonu ikleri. 3. Materyal ve Metot Cam-seramik numune hazırlanırken; her biri %99,5 saflıkta, % 69 ağ. SiO, % 1, ağ. CaO ve 501

Ö. Kaygılı ve H. Yavuz Şekil Cam-seramik numunenin radyasyon uygulandıktan sonraki X-ışını difraksiyonu ikleri. Şekil 1 ve Şekil deki taban çizgisi seviyesinde, keskin ve sık X-ışını iklerinden görüleceği gibi; hem radyasyon uygulanmamış numunede hem de radyasyon uygulanmış numunede kristalleşme meydana gelmektedir. Uygulanan radyasyon sonucu ik şiddetlerinde bir artış meydana geldiği görülmektedir. Bu değişme, radyasyonun kristalleşme mekanizması üzerinde etkisinin bir göstergesidir. Şekil 3 ve Şekil 4 te numunenin radyasyonsuz ve radyasyonlu halleri için DSC sonuçları verilmektedir. Bu sonuçlardan yararlanılarak ayrı ayrı her ik için çizilen grafikler sırasıyla Şekil 5, Şekil 6, Şekil 7, Şekil 8, Şekil 9 ve Şekil 10 da gösterilmiştir. Yine bu grafiklerden hesalanan kinetik arametreler ise Tablo 1, Tablo ve Tablo 3 te verilmiştir. Bütün bu veriler bir arada değerlendirilecek olursa; radyasyon uygulanmadan önce numunede bir tek endotermik ik açığa çıkmakta, radyasyon uygulanmasından sonra ise bu ike ilave bir endotermik ik daha oluşmaktadır. Dolayısıyla radyasyon uygulanması sonucu fazladan bir kristal faz açığa çıkmıştır. Radyasyon uygulanması neticesinde açığa çıkan I. ik için; entali değişimi, reaksiyon hızı, frekans faktörü ve maksimum kristalleşme ik sıcaklığı değerleri diğer iklere kıyasla düşüktür. Bu ise yeni oluşan fazın diğerlerinden daha düşük sıcaklıkta ve daha hızlı oluştuğunun göstergesidir. Bu ik için Avrami üsteli değeri n 1 dir. Bu ise yüzeysel çekirdeklenme ve tek boyutta büyüme gerçekleştiğini gösterir [19]. Şekil 3 Cam-seramik numunenin radyasyon uygulanmadan önce 10, 15, 0 ve 5 C /dk. ısıtma hızlarında DSC grafikleri. Şekil 4 Cam-seramik numunenin radyasyon uygulandıktan sonra 10, 15, 0 ve 5 C /dk. ısıtma hızlarında DSC grafikleri. Cam-seramik numune için çizilen 1/ T 'ye karşılık ln( α / T ) nin ve ln α 'ya karşılık ln[ ln(1 x)] nin grafikleri sırasıyla radyasyondan önceki ikler için Şekil 5 ve Şekil 6, radyasyondan sonraki ikler için de Şekil 7, Şekil 8, Şekil 9 ve Şekil 10 daki gibidir. Tablo 1 Cam-seramik numunenin radyasyon uygulanmadan önceki I. ikleri için hesalanan kinetik arametrelerinin değerleri. α ( C/dk.) 10 15 0 5 T ( C) k (T ) (s -1 ) x - H (J/g) 480,33 0,714 0,080 4,584 487,11 1,177 0,036 8,456 489,56 1,407 0,017 8,466 49,35 1,71 0,009 7,016 50

Gamma-Radyasyonunun SiO -CaO-Na O Cam-Seramik Numunesinin Kristalleşmesi Ve Mikro Sertliği Üzerine Etkisi Şekil 5 Cam-seramik numunenin radyasyon uygulanmadan önce gözlenen I. ikleri için 1/ T 'ye karşılık ln( α / T ) nin grafiği. Şekil 8 Cam-seramik numunenin radyasyon uygulandıktan sonra gözlenen I. ikleri için ln α 'ya karşılık ln[ ln(1 x)] nin grafiği. Şekil 6 Cam-seramik numunenin radyasyon uygulanmadan önce gözlenen I. ikleri için ln α 'ya karşılık ln[ ln(1 x)] nin grafiği. Şekil 9 Cam-seramik numunenin radyasyon uygulandıktan sonra gözlenen II. ikleri için 1/ T 'ye karşılık ln( α / T ) nin grafiği. Şekil 7 Cam-seramik numunenin radyasyon uygulandıktan sonra gözlenen I. ikleri için 1 / 'ye karşılık ln( α / T ) nin T grafiği. 503 Şekil 10 Cam-seramik numunenin radyasyon uygulandıktan sonra gözlenen II. ikleri için ln α 'ya karşılık ln[ ln(1 x)] nin grafiği.

Ö. Kaygılı ve H. Yavuz Şekil 5 teki grafiğin eğiminden (Kissinger denklemi olarak bilinen Denklem 13 e göre) aktivasyon enerjisi E=350,731kJ/mol bulundu. Yine aynı grafikten frekans faktörünün, k 0 =1,471x10 4 s -1 olduğu tesit edildi ve bu değer Denklem 3 te yerine yazılmasıyla bulunan reaksiyon hızı değerleri Tablo 1 de belirtildi. Şekil 6 daki grafiğin eğiminden de Avrami üstelinin, n=,435 olduğu belirlendi [17,19]. Tablo Cam-seramik numunenin radyasyon uygulandıktan sonraki I. ikleri için hesalanan kinetik arametrelerinin değerleri. α ( C/dk.) 10 15 0 5 T ( C) k (T ) (s -1 ) x - H (J/g) 75,0 0,48 0,066 1,05 81,48 0,644 0,045 1,100 89,71 0,98 0,07 1,158 9,14 1,030 0,019 1,81 Şekil 7 deki grafikten, aktivasyon enerjisinin E= 47,418 kj/mol ve frekans faktörünün ise k 0 =6,11x10 6 s -1 olduğu tesit edildi. Bu değer Denklem 3 te yerine yazılarak reaksiyon hızları hesalanarak Tablo de belirtildi. Şekil 8 deki grafiğin eğiminden de Avrami üstelinin, n=1,398 olduğu bulundu [19]. Benzer şekilde aynı işlemler tekrarlandığında; Şekil 9 daki grafikten aktivasyon enerjisi E=448,377 kj/mol ve frekans faktörünün ise k 0 =8,198x10 30 s -1 olduğu tesit edilerek bu değerin Denklem 3 te yerine yazılmasıyla reaksiyon hızları hesalanarak Tablo de belirtildi. Şekil 10 daki grafiğin eğiminden de Avrami üstelinin, n=0,581 olduğu bulundu [19]. maksimum kristalleşme sıcaklığı, aktivasyon enerjisi, reaksiyon hızı ve frekans faktöründe artma meydana gelirken Avrami üstelinde ise azalma meydana geldiği gözlenir. Bu da radyasyon uygulanmasının faz oluşumunu geciktirici bir etki meydana getirdiğinin göstergesidir. Ayrıca Avrami üsteli değerlerine bakılacak olunursa; radyasyon uygulanmadan önce n olu, hacimsel çekirdeklenme ve tek boyutta büyüme gerçekleşmiştir. Radyasyon uygulanması neticesinde de n 1 e düşmüş olu, yüzeysel çekirdeklenme ve tek boyutta büyüme gerçekleşmiştir [19]. Şekil 11 ve Şekil 1 de numunenin radyasyon öncesi ve sonrası durumu için elde edilen taramalı elektron mikroskobu (SEM) görüntüleri verilmiştir. Bu görüntülerden cam yaı içerisinde kristal yaıların oluştuğu görülmektedir. Numune iri tanecik yaısına sahi çok kristalli bir yaı sergiler. Radyasyon uygulanması neticesinde büyük yaıdaki kristal tanelerinin daha küçük kristal tanelerine dönüştüğü ve küçük yaılı kristallerin de kısmen cam yaı içerisinde gömüldüğü gözlenmektedir [0 ]. Tablo 3 Cam-seramik numunenin radyasyon uygulandıktan sonraki II. ikleri için hesalanan kinetik arametrelerinin değerleri. α ( C/dk.) 10 15 0 5 T ( C) k (T ) (s -1 ) x - H (J/g) 483,61 0,94 0,3 4,836 488,4 1,449 0,01 5,303 490,01 1,680 0,169 7,467 493,57,33 0,143 10,430 Şekil 11 Cam-seramik numunenin radyasyon uygulanmadan önceki taramalı elektron mikroskobu (SEM) görüntüsü. Birbirine karşılık gelen radyasyon uygulanmadan önceki I. ik ve radyasyon uygulanması sonucu açığa çıkan II. ik mukayese edilecek olunursa; radyasyon sonucu 504

Gamma-Radyasyonunun SiO -CaO-Na O Cam-Seramik Numunesinin Kristalleşmesi Ve Mikro Sertliği Üzerine Etkisi R : Evrensel gaz sabiti T : Mutlak sıcaklık T 0 : DSC de ikin oluşmaya başladığı sıcaklık T : Kristalleşme ik sıcaklığı α : Isıtma hızı u : Kristal büyüme hızı H : Entali değişimi Teşekkür Şekil 1 Cam-seramik numunenin radyasyon uygulandıktan sonraki taramalı elektron mikroskobu (SEM) görüntüsü. Bu çalışmada emeği geçen, Ankara Nükleer Araştırma ve Eğitim Merkezi çalışanlarından Akil Birkan SELÇUK ve Haluk KORALAY a ve ayrıca Fırat Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölüm Başkanı Doç. Dr. Mehmet EROĞLU na teşekkürlerimizi sunarız. 6. Kaynaklar Tablo 4 teki sonuçlar incelendiğinde; radyasyon uygulanması neticesinde cam-seramik numunenin sertliğinin arttığı gözlenmektedir. İyonlaştırıcı etkiye sahi yüksek dozdaki radyasyon uygulanmasıyla numunedeki atomların mevcut yerinden sökülü başka atomlarla bağ yaması mümkündür ve bu yeni bağın öncekine kıyasla daha güçlü olması ve de radyasyon uygulanması sonucu numunenin iç enerjisinin artmasından ileri gelir [1]. Tablo 4 Numunenin radyasyon uygulanmadan önce ve radyasyon uygulandıktan sonraki mikro sertlik değerleri. Vickers Sertliği (HV) 5. Semboller Radyasyon uygulanmadan önce Radyasyon uygulandıktan sonra 773 844 E : Aktivasyon enerjisi g : Geometrik faktör I V : Birim hacim başına çekirdeklenme frekansı k : Reaksiyon hızı k 0 : Frekans faktörü m : Kristalin büyüme morfolojisine bağlı boyutsuz, üstel bir ifade n : Avrami üsteli x : Bir t süresinde dönüşen hacim kesri 505 1 Van Vlack, L., (197). Malzeme Bilimine Giriş, Çeviri Safoğlu, R. A., Matbaa Teknisyenleri Basımevi, Teşvikiye-İstanbul. Yaramış, B., (1985). Nükleer Fizik, İTÜ, İstanbul. 3 Kalan, I., (1965). Nükleer Fizik, Çeviri Kürkçüoğlu, N., İTÜ, İstanbul. 4 Smith, W. F., (001). Malzeme Bilimi ve Mühendisliği, 3. Baskıdan Çeviri Kınıkoğlu N. G. Mart Matbaacılık, İstanbul. 5 Askeland, Donald R., (1988). The Science and Engineering of Materials S.I. Edition, Van Nastrand Reinhold (International) Co. Ltd., Printed in Hong Kong. 6 Omar, A. A., El-Shennawi, A.W.A. and El- Ghannam, A.R., (1991). Thermal Exansion of Glasses and Corresonding Glass-Ceramics, Journal of Mat. Sci., 6, 6049-6056. 7 Mc Millan, P.W., (1979). Non-metallic Solids, Glass-ceramics, nd Edition, Academic Press, London. 8 Johnson, W. A., Mehl, K. F., (1939). Trans. Am. Inst. Min. Met. Eng., 135, 419. 9 Avrami, M., (1939). J. Chem. Phys., 7, 1103. 10 Avrami, M., (1940). J. Chem. Phys., 8, 1. 11 Avrami, M., (1941). J. Chem. Phys., 9, 177. 1 Kolmogorov, A. N., (1937). Izvestiya Akad. Nauk USSR Ser. Math. 1, 5. 13 Erofeev, B.V., Mitzkevich, N. I., (1956). Reactivity of Solids, Elsevier, Amsterdam, 5. 14 Vásquez, J., Wagner, P., Villares, R. Jiménez- Garay, (1998). Glass transition and crystallization kinetics in Sb 0.18 As 0.34 Se 0.48 glassy alloy by using non-isothermal techniques, J. Non-Cryst. Solids, 35-37, 548-553.

Ö. Kaygılı ve H. Yavuz 15 Gao, Y. Q., Wang, W., (1986). On the activation energy of crystallization in metallic glasses, J. Non.Cryst. Solids, 81, 19-134. 16 Ligero, R. A., Vásquez, J., Villares, R. Jiménez- Garay, (1990). Crystallization kinetics in the As- Se-Te system, Thermochim. Acta, 16, 47-434. 17 Kissinger, H. E., (1957). Anal. Chem. 9, 170. 18 Ozawa, T., (1971). Polymer 1, 150. 19 Xie, X., Gao, H., (1998). Calorimetric studies on the crystallization of Li S-B O 3 glasses, J. Non- Cryst. Solids, 40, 175. 0 Rangel, R., Galván, D. H., Adem, E., Bartolo- Pérez, P., Male, M. B., (1998). Microstructural study of Y 1 Ba Cu 3 O 7-x /Ag samles irradiated with 60 Co γ rays at high doses, Suercond. Sci. Tehnol., 11, 550-557. 1 Ezz-Eldin, F. M., (1997). Radiation effects on some hysical and thermal roerties of V O 5 - P O 5 glasses, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 159, 166-175. Hong, K. J., Kim, J. M., Kim, H. S., (003). Microstructure and roerties of CaO-ZrO -SiO glass-ceramics reared by sintering, Journal of the Euroean Society, 3, 193-0. 506