Seryum oksit katkılı doğal obsidyen camların mekanik özellikleri

Abstract

Bu çalışmanın amacı, ağırlıkça %0.5-10 seryum oksit (CeO2) obsidyen içerisine ilave edilerek yüksek mekanik özelliklere sahip doğal obsidyen camların üretilmesidir. Obsidyen cam örnekler, geleneksel ergitme metodu ile 1300 o C de 2 saat bekletilerek üretildi. Saf ve CeO2 ilave edilmiş obsidyen cam örneklerinin yoğunlukları Arşimet prensibi ile belirlendi. Numunelerin sertlik ve kırılma toklukları, Micro-Vickers çentik testi kullanılarak ölçüldü. CeO2 ilaveli obsidyen camın XRD desenleri, tüm CeO2 ilaveli örneklerde silikon oksit içerdiğini gösterdi. CeO2 ilavesiyle obsidyen camın yoğunluğunda bir artış meydana geldi. Mekanik test sonuçları, CeO2'nin obsidyene %1 oranına kadar ilave edilmesi sertlikte hafif bir artışa neden oldu. Ayrıca, obsidyen cam örneklerin kırılma tokluğu ise ağırlıkça %5 CeO2 ilavesiyle 1,65’den 1,91 MPa.m0,5 değerine arttığı belirlendi. Sonuç olarak, obsidyen camların mekanik özelliklerinin CeO2 ilavesiyle arttırılabileceği bulundu.

The objective of this study was to manufacture the natural obsidian glasses, which have high mechanical properties with adding of Cerium oxide at 0.5–10 wt.% CeO2 to obsidian glass. Obsidian glass samples were produced by conventional melting method at 1300 o C for 2h. The densities of pure and CeO2-added obsidian glass samples were determined by Archimedes' principle. The Hardness and fracture toughness of samples were measured using Micro-Vickers indentation tests. XRD patterns of obsidian glass added with CeO2 showed that all CeO2 added samples included silicon oxide. The density of obsidian glass increased with CeO2 addition. The mechanical test results showed that CeO2 addition up to 1wt.% content to the obsidian caused a slightly increase in the hardness. Further, fracture toughness of obsidian glass samples changed from 1.65 to 1.91 MPa∙m0.5 with 5 wt.% CeO2 addition. As a result, it was found that the mechanical properties of the obsidian glasses could be enhanced through CeO2 addition.