Gabbro Based Glass and Glass-ceramic Materials

Abstract

In the present study, production possibility of glass and glass-ceramic produced from gabbro was investigated. This is why; MgO, Al2O3, B2O3 and P2O5 were added to gabbro and after arranged two compositions and then gabbro based glass were obtained with these two compositions were melted at 1500 °C. Glass-ceramic transformations were realized by applying two different heat treatment processes. Phase identifications of glass and glass-ceramic materials were investigated by X ray diffraction analysis. Moreover, hardness and fracture toughness measurement of glass and glassceramic materials were made. Gabbro based materials after that melting and casting process was found amorphous state by characterization with XRD analysis. After the heat treatment processes, glassceramic transformation in gabbro based materials and also was determined crystal phases settled out in glass matrix. Moreover, values of hardness and fracture toughness increasing were detected. © Afyon Kocatepe Üniversitesi

Keywords

• ”Gabbro”; “Glassceramic”; “Hardness”

Gabro Esaslı Cam ve Cam-Seramik Malzemeler

Öz

Bu çalışmada, gabro esaslı cam ve cam-seramik malzemelerin üretim imkânları araştırılmıştır. Bu amaçla gabroya MgO, Al2O3, B2O3 ve P2O5 katılarak 2 farklı bileşim hazırlanmış, hazırlanan bu bileşimler 1500 °C’de ergitilerek gabro esaslı camlar elde edilmiştir. Bu camlara, 1000 °C’de 3 saat ve 1000 °C 3 saat + 1100 °C 3 saat olmak üzere 2 farklı ısıl işlem programı uygulanarak cam-seramik dönüşümleri gerçekleştirilmiştir. Cam ve cam-seramik malzemelerin X-ışınları difraksiyonu (XRD) ile faz yapıları incelenmiştir. Ayrıca cam ve cam-seramik malzemelerin sertlik ve kırılma tokluğu ölçümleri de yapılmıştır. XRD ile yapılan karakterizasyonlar ile ergitme sonrası gabro esaslı malzemelerin camsı amorf yapıda olduğu belirlenmiştir. Isıl işlemler sonrasında ise cam-seramik dönüşümünün gerçekleştiği, kristal fazların cam matriste çökeldikleri görülmüş olup sertlik ve kırılma tokluklarında da artışlar tespit edilmiştir

Anahtar Kelimeler

• “Gabro”; “Camseramik”; “Sertlik”

Kaynakça

1. Abdel-Hameed, S. A.M. and Bakr, I.M., 2007. Effect of alumina on ceramic properties of cordierite glass– ceramic from basalt rock, Journal of the European Ceramic Society, 27, 1893-1897.
2. Amitava, M. and Sunirmal, J., 2001. Glass and glass– ceramic coatings, versatile materials for industrial and engineering applications, Bulletin Material Science, 24, 1, 69–77.
3. Bayrak, G., Şen, U. ve Yılmaz, Ş., 2005. AISI 1040 Çeliği Üzerine Plazma Sprey Kaplama Tekniği İle Volkanik Kayaçların Kaplanması ve Özellikleri, 12. Uluslararası Metalurji ve Malzeme Kongresi, TMMOB Metalurji Mühendisleri Odası, 1258–1265, İstanbul.
4. Bayrak, G., Ercenk, E., Şen, U. ve Yılmaz, Ş., 2011. The Effect of Heat Treatment Parameters on Phase Distribution in Basalt Based Glass-Ceramic Coating, IXth International Conference Preparation of Ceramic Materials, 77-80, Herlany, Slovenia.
5. Erol, M. , Küçükbayrak, S. and Ersoy-Meriçboyu, A., 2007. Characterization of coal fly ash for possible utilization in glass production, Fuel, 86, 706–714.
6. Elbatal, F. H., Azooz, M. A. and Hamdy, Y. M., 2009. Preparation and characterization of some multicomponent silicate glasses and their glass– ceramics derivatives for dental applications, Ceramics International, 35, 1211-1218.
7. Madhumita, G., Sengupta, P. , Kuldeep, S. , Kumar, R. , Shrikhande, V.K., Ferreira, J.M.F. and Kothiyal, G.P., 2007. Crystallization behaviour of Li2O–ZnO–SiO2 glass–ceramics system, Ceramics International, 33, 863–867.
8. Rawlings, R. D., Wu J. P. and Boccaccini, A. R., 2006. Glass-ceramics: Their production from wastes-A Review, Journal of Material Science, 41, 733–761.

9. Tyrell, G. W., 1975. The Principles of Petrology, John Wiley and Son., Newyork.
10. Uz, B., 2000, Maden-Jeoloji-Jeofizik Mühendisliğinde Petrografi Prensipleri, 3. Baskı, Birsen Yayınevi, s.73, İstanbul.
11. Yılmaz, Ş.,1997. Volkanik bazalt kayaçlarından cam- seramik malzeme üretim koşullarının araştırılması ve özelliklerinin incelenmesi, Doktora Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, 182.
12. Yılmaz, Ş., Bayrak, G., Şen, Ş. and Şen, U., 2006. Structural characterization of basalt-based glass– ceramic coatings, Materials & Design, 27, 1092- 1096.