Al2O3-Al2TiO5 tek kristalinin verneuil metodu ile üretimi

Abstract

Alümina esaslı alümina-tialit tek kristalin üretimi için Verneuil (alevle füzyon) fırını tasarlanmış, LPG, oksiasetilen, metan ve hidrojen ile yakma denemeleri yapılmıştır. Yakma deneyleri sırasında pirometre ile sıcaklık ölçümü yapılarak fırın şartları kalibre edilmiştir. Hidrojenin yarısı miktarda kullanılan oksijen ile oluşturulan oksihidrojen alevin sıcaklığı pirometre ile 1815-C olarak ölçülmüştür. Bu değer H2 ve O2'nin sırasıyla 60 ve 45 t/dak.'lık akış hızları ile 1.2 ve 10 bar'lık gaz basınçlarında sabit tutularak sağlanmıştır.Ağırlıkça % 75 Al2O3 içeren Al2O3-TiO2 (alümina-titanya) tozları Verneuil fırınında tek kristal hale getirilmiştir. Üretilen Al2O3-Al2TiO5 (alümina-tialit) tek kristali ve endüstriyel ölçekteki Verneuil fırını ile üretilmiş safir tek kristalleri (Nakazumi Crystal, Tokyo-Japonya) mikro sertlik, AFM, çizilme testi, ışık geçirimliliği ve SEM analizlerine tabi tutulmuşlardır. Bunun birlikte, mikroyapı analizleri ile olan uyumluluğunu gözlemlemek ve tek kristalde iki fazın varlığını pekiştirmek açısından, Al2O3-Al2TiO5 (AT) tek kristaline, polarize ışıklı mikroskop analizi de yapılmıştır. Aynı kompozisyondan hazırlanan alümina ve titanya tozları elektrik ark fırınında ergitilip katılaştırılmıştır. Bu sayede elde edilen polikristal Al2O3-Al2TiO5'in mikrosertlik değeri ile mikroyapı analizi de safir ve AT tek kristali ile mukayese edilebilmiştir. Buradaki amaç, ucuz ve hızlı bir yöntem olan Verneuil fırını ile üretilen tek kristal numunenin, örnek safir ile spesifik özellikler bakımından karşılaştırılması olmuştur. Ayrıca Verneuil metodu ile katılaştırılan Al2O3-TiO2 tozlarından elde edilen kristalin, katı halde faz kompozisyonunu belirlemek amacı ile Raman spektrometresi sonuçları, faz dağılımının tesbiti için ise XRD analizi incelenmiştir. Ağırlıkça % 75 Al2O3 içeren Al2O3-TiO2 tozlarından elde edilen tek kristalin faz yapısında oluşan Al2O3-Al2TiO5 kompozisyonunun yüksek kalitede form aldığı ve üretilen alümina-tialit kristalinin safire yakın özelliklere sahip olduğu gözlenmiştir