KORDİYERİT SERAMİKLERİNİN DÜŞÜK SICAKLIKTAKİ SENTEZİNDE BOR ATIKLARININ KULLANABİLİRLİLİĞİNİN ARAŞTIRILMASI

Creative Commons License

YILMAZ O., ISLAK B. Y., tatar i.

Eskişehir Osmangazi Üniversitesi mühendislik ve mimarlık fakültesi dergisi (online), cilt.34, sa.2, ss.2237-2242, 2026 (TRDizin)

Özet

Endüstriyel atıkların seramik üretiminde değerlendirilmesi, seramik endüstrisinin hem sürdürülebilirliğini hem de rekabet gücünü artırmak için temel bir strateji haline gelmiştir. Bu çalışma, kordiyerit seramiklerinin (2MgO.2Al2O3.5SiO2) üretiminde bor atığının sürdürülebilir bir alternatif hammadde ve sinterleme katkı maddesi olarak kullanımını incelemektedir. Kordiyerit seramikleri, düşük ısıl genleşme katsayıları ve mükemmel ısıl şok dirençleri nedeniyle yüksek sıcaklık uygulamaları için temel malzemelerdir; ancak sentezlenmeleri genellikle yüksek sıcaklıklar ve dar sinterleme aralıkları gerektirir, bu da yüksek enerji tüketimine yol açar. Bu çalışmada, manyezit, kaolin ve kuvars kullanılarak kordiyerit bünyeler formüle edilmiş ve bor atığının maliyet etkin bir eritici olarak potansiyelini değerlendirmek amacıyla ağırlıkça %0 ile %1 arasında bor atığı ilave edilmiştir. Numuneler slip döküm yöntemiyle üretilmiş ve 1260°C ile 1320°C sıcaklıklarda 2 saat boyunca sinterlenmiştir. Faz analizi, X-ışını difraksiyonu (XRD) ve Rietveld metodu kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, sinterlenen numunelerin hacimsel yoğunlukları Arşimet yöntemiyle, eğme dayanımları ise üç nokta eğme testi uygulanarak belirlenmiştir. Rietveld yöntemi ile nicelleştirilen sonuçlar, 1320°C'de ağırlıkça %1 bor atığı ilavesiyle kordiyerit faz içeriğinin arttığını göstermektedir. Ayrıca, mekanik özelliklerde önemli bir iyileşme gözlemlenmiş; eğme dayanımı 30,36 MPa değerine yükselmiştir. Bu çalışma, bor atığı ilavesinin sadece yüksek performanslı kordiyerit seramiklerinin daha düşük sıcaklıklarda sentezlenmesini teşvik etmekle kalmadığını, aynı zamanda endüstriyel atıkların etkin geri dönüşümü yoluyla çevrenin korunması ve kaynak yönetimi için uygulanabilir bir yol sunduğunu göstermektedir.
The utilization of industrial by-products in ceramic production has become an essential strategy for enhancing both the sustainability and competitiveness of the ceramics industry. This study investigates the valorization of boron waste as a sustainable alternative raw material and sintering additive in the production of cordierite ceramics (2MgO.2Al2O3.5SiO2). Cordierite ceramics are essential for high-temperature applications due to their low coefficient of thermal expansion and excellent thermal shock resistance; however, their synthesis typically requires high temperatures and narrow sintering ranges, leading to high energy consumption. In this work, cordierite bodies were formulated using magnesite, kaolin, and quartz, with boron waste additions ranging from 0 to 1 wt.% to evaluate its potential as a cost-effective fluxing agent. The samples were produced via the slip casting method and sintered at 1260°C and 1320°C for 2 hours. Phase analysis, performed using X-ray diffraction (XRD) and Rietveld refinement. Additionally, the bulk densities of the sintered specimens were determined by the Archimedes method, while their flexural strengths were measured using three-point bending tests. The results, quantified via Rietveld refinement, indicate that the cordierite phase content increased with the addition of 1 wt.% boron waste at 1320°C. Furthermore, a significant improvement in mechanical properties was observed; the flexural strength rose to 30.36 MPa. This study demonstrates that the incorporation of boron waste not only promotes the synthesis of high-performance cordierite ceramics at lower temperatures but also offers a viable pathway for environmental protection and resource management through the effective recycling of industrial wastes.