Hulusi YAVUZ, Ömer KAYGILI

Gamma-radyasyonunun $SiO_2-CaO-Na_2O$ cam-seramik numunesinin kristalleşmesi ve mikro sertliği üzerine etkisi

Bu çalışmada SiO2-CaO-Na2O cam-seramik numunesinin gamma radyasyonu uygulanmadan önce ve uygulandıktan sonraki kristalleşme işlemi incelenmiştir. Numuneye 70 MRad dozda $^{60}Co$ $gamma$-kaynağı ile radyasyon uygulanmıştır. Cam-seramik numunenin yapısal incelenmesi, diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC), X-ışını difraksiyonu (XRD) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanılarak yapılmıştır. Diferansiyel taramalı kalorimetre kullanılarak numunenin izotermal olmayan kristalleşme kinetikleri hesaplanmıştır. Ayrıca numunenin mikro sertliğinin radyasyonla değişimi de incelenmiştir. Kristalleşmenin aktivasyon enerjisi (E), Avrami üsteli (n) ve kristalleşme entalpisi (–$Delta H$) hesaplanmıştır. Numunenin radyasyondan önce ve radyasyondan sonraki kristalleşme kinetikleri karşılaştırılmıştır. Radyasyon uygulanan malzeme için; Avrami üsteli, reaksiyon oran sabiti, aktivasyon enerjisi, frekans faktörü, kristalleşme pik sıcaklığı ve mikro sertliğinin değiştiği gözlendi.

Effect of gamma-irradiation on the crystallization and micro hardness of SiO2-CaO-Na2O glass-ceramic sample

In this study, we have investigated the crystallization process of SiO2-CaO-Na2O glass-ceramic sample before and after gamma-ray irradiation. The sample has been irradiated with the dose of 70 Mrad of $gamma$-source $^{60}Co$. The structure investigation of glass-ceramic sample was made by differential scanning calorimetry (DSC), X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy. The non-isothermal crystallization kinetics were calculated by using differential scanning calorimetry (DSC). Furthermore, the variation of micro hardness of the irradiated samples has also investigated. The crystallization activation energy (E), Avrami exponent (n) and crystallization enthalpy (–$Delta H$) have been calculated. The crystallization kinetics of the sample before and after irradiation have been compared. It was observed that the Avrami exponent, reaction rate constant, activation energy, frequency factor, the crystallization peak temperature and micro hardness have been changed for irradiated sample.

PDF

___

1.Van Vlack, L., (1972). Malzeme Bilimine Giriş, Çeviri “Safoğlu, R. A.”, Matbaa Teknisyenleri Basımevi, Teşvikiye-İstanbul.
2.Yaramış, B., (1985). Nükleer Fizik, İTÜ, İstanbul.
3.Kaplan, I., (1965). Nükleer Fizik, Çeviri “Kürkçüoğlu, N.”, İTÜ, İstanbul
4.Smith, W. F., (2001). 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 Expansion of Glasses and Corresponding Glass-Ceramics, Journal of Mat. Sci., 26, 6049-6056.
7.Mc Millan, P.W., (1979). Non-metallic Solids, Glass-ceramics, 2nd 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, 212.
11.Avrami, M., (1941). J. Chem. Phys., 9, 177.
12.Kolmogorov, A. N., (1937). Izvestiya Akad. Nauk USSR Ser. Math. 1, 225.
13.Erofeev, B.V., Mitzkevich, N. I., (1956). Reactivity of Solids, Elsevier, Amsterdam, 225.
14.Vásquez, J., Wagner, P., Villares, R. Jiménez-Garay, (1998). Glass transition and crystallization kinetics in Sb0.18As0.34Se0.48 glassy alloy by using non-isothermal techniques, J. Non-Cryst. Solids, 235-237, 548-553.
15. Gao,Y. Q., Wang, W., (1986). On the activation energy of crystallization in metallic glasses, J. Non.Cryst. Solids, 81, 129-134.
16.Ligero, R. A., Vásquez, J., Villares, R. Jiménez-Garay, (1990). Crystallization kinetics in the As-Se-Te system, Thermochim. Acta, 162, 427-434.
17.Kissinger, H. E., (1957). Anal. Chem. 29, 1702.
18.Ozawa, T., (1971). Polymer 12, 150.
19.Xie, X., Gao, H., (1998). Calorimetric studies on the crystallization of Li2S-B2O3 glasses, J. Non-Cryst. Solids, 240, 175.
20. Rangel, R., Galván, D. H., Adem, E., Bartolo-Pérez, P., Maple, M. B., (1998). Microstructural study of Y1Ba2Cu3O7-x/Ag samples irradiated with 60Co γ rays at high doses, Supercond. Sci.Tehnol., 11, 550-557.
21.Ezz-Eldin, F. M., (1997). Radiation effects on some physical and thermal properties of V2O5-P2O5 glasses, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 159, 166-175.
22.Hong, K. J., Kim, J. M., Kim, H. S., (2003). Microstructure and properties of CaO-ZrO2-SiO2 glass-ceramics prepared by sintering, Journal of the European Society, 23, 2193-2202.