Hematit parçacıkların kısa ve görünür dalga boyundaki ışınım ve düşük sıcaklıklardaki ısıl özellikleri

Aygahoğlu, Agah; Pargan, Ali Rıza; DÖNER, Nimeti

doi:10.17341/gazimmfd.691904

Hematit parçacıkların kısa ve görünür dalga boyundaki ışınım ve düşük sıcaklıklardaki ısıl özellikleri

Agah Aygahoğlu, (Kütahya Dumlupınar Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makine Mühendisliği Bölümü, Kütahya, Türkiye)

Nimeti Döner, (Gazi Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makine Mühendisliği Bölümü, Ankara, Türkiye)

Ali Rıza Pargan (Kütahya Dumlupınar Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makine Mühendisliği Bölümü, Kütahya, Türkiye)

Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi

10 1

Yıl: 2021 Cilt: 36 Sayı: 1 Sayfa Aralığı: 191 - 192 Metin Dili: Türkçe DOI: 10.17341/gazimmfd.691904 İndeks Tarihi: 09-11-2022

Hematit parçacıkların kısa ve görünür dalga boyundaki ışınım ve düşük sıcaklıklardaki ısıl özellikleri

Öz:

Bu çalışmada 900-1100°C sıcaklıklarda basınçlı alın kaynak (flash butt welding) işlemi sonucunda oluşan ve sistem dışına atılan demir tozlarının, kısa ve görünür dalga boyu aralığındaki ışınım özellikleri ve düşük sıcaklıklardaki ısıl iletkenliği incelenmiştir. Hematit yapısında olan atık demir tozları elek analizi ile parçacık büyüklüklerine göre ayrıştırılmıştır. Parçacık büyüklüğü en küçük, orta ve en büyük olan çeşitli büyüklüklerdeki numunelerin soğurma (absorbans)-dalga boyu değişimi ve ısıl iletkenlik-sıcaklık değişimi incelenmiştir. Hematit (α-Fe2O3) parçacıklarının, yaşlanma sürecinde oluşan oksidasyon bölgeleri SEM görüntüleri ile tespit edilmiştir. Parçacıkların içeriği ve büyüklüğü ile oksitlenme etkisi, numunelerin ışınım özelliklerinin dalga boyu ile değişiminde ve ısıl iletkenlik katsayısının sıcaklıkla değişiminde etkili olduğu görülmüştür. Atık hematit parçacıklarının ışınım ve ısı iletim özellikleri parçacık büyüklüğü artıkça artmaktadır. Ancak ışınım özelliği artan dalga boyu ile ısı iletim özelliği de artan sıcaklıkla azalmaktadır.

Anahtar Kelime: Demir oksitler hematit soğurma ışınım ısıl iletkenlik

Hematite particles’ radiative properties within the ultraviolet-visible spectrum and thermal properties at low temperatures

Öz:

The radiative in the UV and visible spectra and the conductivity properties at low temperatures of hematite (α-Fe2O3) samples of different particle size distributions and compositions obtained by the pressure welding procedure within temperatures of 900-1100°C were investigated. In this study, the two samples which have different chemical properties were called as Case 1 and Case 2. Debris iron oxides samples, which are in the morphology of hematite, were separated according to particle sizes by sieve analysis. The absorbance- wavelength change and the thermal conductivity-temperature change of the samples of, the smallest, medium and largest of which the particle size were analysed. The coating on particles due to the aging effect was examined using scanning electron microscopy (SEM) images. It has been concluded that the content and size of the particles and the oxidation effect are effective in the variation of the radiation properties of the samples with the wavelength and the temperature of the thermal conductivity coefficient. Radiative and thermal transfer properties of debris hematite particles increase as the particle size increases. However, the radiative property decreases with increasing wavelength and the thermal conductivity property decreases with increasing temperature.

Anahtar Kelime: Iron oxides hematite absorption radiative thermal conductivity

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık

1. Querry M.R., Optical constants of minerals and other materials from the millimeter to the ultraviolet, CRDEC-CR88009, US Army Chemical Research, Development and Engineering Center, Aberdeen Proving Ground, MD, 331, 1987.
2. Sokolik IN, Toon OB, Incorporation of mineralogical composition into models of the radiative properties of mineral aerosol, J. Geophys. Res., 104 D8 9423-44, 1999.
3. Kaynar M.B., Toprak A., Özcan Ş., Saturation magnetization change with structure in CoFe2O4 nanostructures prepared from metallic iron and cobalt by wet grinding method, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 34 (2), 1101-1108, 2019.
4. Shi Z., Bonneville S., Krom M.D., Carslaw K.S., Jickells T.D., Baker A.R., Benning L.G., Iron dissolution kinetics of mineral dust at low pH during simulated atmospheric processing, Atmos. Chem. Phys. 11, 995-1007, 2011.
5. Zboril R., Mashlan M., Petridis D., Iron(III) Oxides from Thermal Processes Synthesis, Structural and Magnetic Properties, Mossbauer Spectroscopy Characterization, and Applications, American Chem. Mater., 14 (3), 969-982, 2002.
6. Hsu WP., Matijević E., Optical properties of monodispersed hematite hydrosols, Applied Optics 24 (11) 1623-1630, 1985.
7. Cherepy NJ., Liston DB., Lovejoy JA., Deng H., Zhang JZ., Ultrafast studies of photoexcited electron dynamics in γ- and α- Fe2O3 semiconductor nanoparticles, J. Phys. Chem. B, 102, 770, 1998.
8. Lu L., Li L., Wang X., Li G., Understanding of the finite size effects on lattice vibrations and electronic transitions of nano α-Fe2O3, J. Phys. Chem. B, 109, 17151-17156, 2005.
9. Bedidi A., Cervelle B., Light scattering by spherical particles with hematite and goethite like optical properties: effect of water impregnation, J Geophys Res- Sol Ea, 98 B7, 11941-11952, 1993.
10. Muñoz O., Volten H., Hovenier J.W., Min M., Shkuratov Y.G., Jalava J.P., van der Zande W.J., Waters L.B.F.M., Experimental and Computational study of light scattering by irregular particles with extreme refractive indices: hematite and rutile, Astronomy & Astrophysics, 446, 525-535, 2006.
11. Meland B., Kleiber P.D., Grassian V.H., Young M.A., Visible light scattering study at 470, 550 and 660 nm of components of mineral dust aerosol: Hematite and Goethite, J Quant Spectrosc Radiat Transfer, 112, 1108- 1118, 2011.
12. Chakrabarty S., Catterjee K., Oriented growth of α- Fe2O3 nanocrystals with different morphology and their optical behavior, Journal of Crystal Growth, 381, 107- 113, 2013.
13. Chen L., Yang X., Chen J., Liu J., Wu H., Zhan H., Liang C., Wu M., Continuous shape- and spectroscopy—tuning of hematite nanocrystals, Inorg Chem, 49, 8411-8420, 2010.
14. Legodi MA, De Waal D., The preparation of magnetite, goethite, hematite and maghemite of pigment quality from mill scale iron waste, Dyes and Pigments, 74, 161- 168, 2007.
15. Wheeler D.A, Wang G., Ling Y., Li Y, Zhang Z., Nanostructured hematite: synthesis, characterization, charge carrier dynamics, and photoelectrochemical properties, Energy Environ. Sci., 5, 6682, 2012.
16. He YP., Miao YM., Li CR., Wang SQ., Cao L., Xie SS., Yang GZ., Zou BS., Burda C., Size and structure effect on optical transitions of iron oxide nanocrystals, Phys. Rev. B., 71, 125411, 2005.
17. Degueldre C., Fuks L., Schenker E., Pre-oxidation of stainless steel: a study by diffuse reflection spectroscopy, Applied Surface Science, 134, 254–262, 1998.
18. Goossens V., Wielant J., Van Gils S., Finsy R., Terryn H., Optical properties of thin iron oxide films on steel, Surf. Interface Anal. 38, 489–493, 2006.
19. Chen YH, Tu KJ, Thickness dependent on Photocatalytic activity of hematite thin films, Int J Photoenergy, Article ID 980595, 2012.
20. Akiyama T., Ohta H., Takahashi R., Waseda Y., Yagi J., Measurement and modelling of thermal conductivity for Dense Iron Oxide and Porous Iron Ore Agglomerates in stepwise Reduction, ISIJ International, 32 (7), 829-837, 1992.
21. Doner N., Pargan AR., Aygahoglu A., Liu F., Sen F., Radiative properties of hematite particles in the UV- visible Spectrum, International Journal of Thermal Sciences, 139, 79-87, 2019.
22. Pargan A.R., Kaynak sonrası oluşan gaz içindeki partiküllerin Işınım Özelliklerinin İncelenmesi, Master of Science Thesis, Kütahya Dumlupınar University, Science Institution, Kütahya, 2018.
23. Howell J.R., Siegel R., Mengüç M.P., Thermal Radiation Heat Transfer Fifth Edition, CRC Press, Taylor & Francis Group New York, 2010.
24. Molgaard J., Smeltzer W.W., Thermal conductivity of Magnetite and Hematite, Journal of Applied Physics, 42 (9), 3644-3647, 1971.
25. Abu-Eishah, S.I. 2001. Correlations for the thermal conductivity of metals as a function of temperature, International Journal of Thermophysics, 22 (6), 1855- 1868, 2001.
26. Kahnert M., Nousiainen T., Mauno P., On the impact of non-sphericity and small-scale surface roughness on the optical properties of hematite aerosols, Goethite, J Quant Spectrosc Radiat Transfer, 112, 1815-1824, 2011.
27. Rother T., Schmith K., Wauer J., Shcherbakov V, Gayet J-F, Light scattering on Chebyshev particles of higher order, Appl Opt., 45, 6030-7, 2006.

APA	Aygahoğlu A, DÖNER N, Pargan A (2021). Hematit parçacıkların kısa ve görünür dalga boyundaki ışınım ve düşük sıcaklıklardaki ısıl özellikleri. , 191 - 192. 10.17341/gazimmfd.691904
Chicago	Aygahoğlu Agah,DÖNER Nimeti,Pargan Ali Rıza Hematit parçacıkların kısa ve görünür dalga boyundaki ışınım ve düşük sıcaklıklardaki ısıl özellikleri. (2021): 191 - 192. 10.17341/gazimmfd.691904
MLA	Aygahoğlu Agah,DÖNER Nimeti,Pargan Ali Rıza Hematit parçacıkların kısa ve görünür dalga boyundaki ışınım ve düşük sıcaklıklardaki ısıl özellikleri. , 2021, ss.191 - 192. 10.17341/gazimmfd.691904
AMA	Aygahoğlu A,DÖNER N,Pargan A Hematit parçacıkların kısa ve görünür dalga boyundaki ışınım ve düşük sıcaklıklardaki ısıl özellikleri. . 2021; 191 - 192. 10.17341/gazimmfd.691904
Vancouver	Aygahoğlu A,DÖNER N,Pargan A Hematit parçacıkların kısa ve görünür dalga boyundaki ışınım ve düşük sıcaklıklardaki ısıl özellikleri. . 2021; 191 - 192. 10.17341/gazimmfd.691904
IEEE	Aygahoğlu A,DÖNER N,Pargan A "Hematit parçacıkların kısa ve görünür dalga boyundaki ışınım ve düşük sıcaklıklardaki ısıl özellikleri." , ss.191 - 192, 2021. 10.17341/gazimmfd.691904
ISNAD	Aygahoğlu, Agah vd. "Hematit parçacıkların kısa ve görünür dalga boyundaki ışınım ve düşük sıcaklıklardaki ısıl özellikleri". (2021), 191-192. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.691904

APA	Aygahoğlu A, DÖNER N, Pargan A (2021). Hematit parçacıkların kısa ve görünür dalga boyundaki ışınım ve düşük sıcaklıklardaki ısıl özellikleri. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 36(1), 191 - 192. 10.17341/gazimmfd.691904
Chicago	Aygahoğlu Agah,DÖNER Nimeti,Pargan Ali Rıza Hematit parçacıkların kısa ve görünür dalga boyundaki ışınım ve düşük sıcaklıklardaki ısıl özellikleri. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 36, no.1 (2021): 191 - 192. 10.17341/gazimmfd.691904
MLA	Aygahoğlu Agah,DÖNER Nimeti,Pargan Ali Rıza Hematit parçacıkların kısa ve görünür dalga boyundaki ışınım ve düşük sıcaklıklardaki ısıl özellikleri. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, vol.36, no.1, 2021, ss.191 - 192. 10.17341/gazimmfd.691904
AMA	Aygahoğlu A,DÖNER N,Pargan A Hematit parçacıkların kısa ve görünür dalga boyundaki ışınım ve düşük sıcaklıklardaki ısıl özellikleri. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2021; 36(1): 191 - 192. 10.17341/gazimmfd.691904
Vancouver	Aygahoğlu A,DÖNER N,Pargan A Hematit parçacıkların kısa ve görünür dalga boyundaki ışınım ve düşük sıcaklıklardaki ısıl özellikleri. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2021; 36(1): 191 - 192. 10.17341/gazimmfd.691904
IEEE	Aygahoğlu A,DÖNER N,Pargan A "Hematit parçacıkların kısa ve görünür dalga boyundaki ışınım ve düşük sıcaklıklardaki ısıl özellikleri." Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 36, ss.191 - 192, 2021. 10.17341/gazimmfd.691904
ISNAD	Aygahoğlu, Agah vd. "Hematit parçacıkların kısa ve görünür dalga boyundaki ışınım ve düşük sıcaklıklardaki ısıl özellikleri". Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 36/1 (2021), 191-192. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.691904