Yüksek Isıya Dayanıklı Malzemeler

Yüksek Isiya Dayanikli Malzemeler Cengiz Erkan - motor araba otomotiv sanayi
,
24 yıldır Avustralya’da yaşayan ITU Kimya ve Metalurji Fakultesi mezunu Cengiz Erkan yüksek ısıya dayanıklı malzemeler üzerine araştırmalar yapıyor. Kendisinden aldığımız bilgiye göre Bor ve TiO2, Avustralya, Ingiltere ve ABD’de cok yaygın bir şekilde, özellikle savunma sanayiinde kullanılmakta olan çok önemli bir malzemedir. Umariz bu malzemeleri kendi sanayimizde kullanabilme imkanımız olur. 

Yüksek Isiya Dayanikli Malzemeler Cengiz Erkan

PhD.MSc.BEng.FIEAustCPEng.MIREng.DBus

Metalurjik ve Kımyasal islemler yoluyla uretilen yuksek isiya dayanikli malzemer savas, uzay ve havacilik sanayisinin temel malzemelridir. Bu malzemeler bünyesinde bulunan TiO2, Al2O3, SiO2, ve ozellikle Bor un’nin bileşenlerine gore dayaniklik derecelerini belirler.

Bu malzemler Hayalet’ (stealth) denilen ve isiyi absorb etme ozelliklerinden dolayi  radarda görünmezlik zırhı taşıyan savas ucaklarinda, zırh gövde yapısı ve gövde malzemesi olarak kullanilirlar. Gövdede bor katkılı kompozit malzeme kullanılarak uçağa “görünmezlik” özelliği sağlanması bir cok savas araci ureten firmalar tarafindan kullanilmaktadirlar. . Ozellikle bor un hafif, dayanıklı ve de ısıya karşı direncinin  yüksek olmasi bor un dunya malzeme piyasasindaki onemini inanilmaz olcude artirmistir. Savaş uçağı motorlarından 50 bin libreye varan ısı yayılıyor. Motor çevresinde ve gövdede bor kullanılarak bu tur uçaklar önemli bir güvenceye kavuşmustur. Savas esnasinda güdümlü füzeler motor bölgesini hedef alıyorlar ve  bor kullanilmasi hale hazirda kullanilan gudumlu fuzelerin etkisini onemli olcude azaltmistir.

Bor un oldukca yuksektir (99,99%) kristalize Bor, elektronik yapı elemanları ve yarı iletkenlerde kullanılır.Yine kristalize borun tel seklindeki kristalleri uçak sanayi ve uzay taşıtlarında bulunan sentetik malzemelerde ve hafif madenlerde (alaşım) elyaf kuvvetlendiricisi olarak kullanılmaktadır. Amorf  Bor havai fişeklerin karışımında veya katı roket yakıtlarında katkı maddesi olarak kullanılır. Demirle alaşımı (ferrobor) sonucu sertlik derecesi çok yüksek çeliklerin imalatına olanak sağlar. Bu alaşımlar Bor B10 isotopuyla beraber atom reaktörlerinde nötron absorbanı olarak da kullanimaktadir. Karbon ile kullanımda borkarbit elde edilir (sertlik: 9,3), Alüminyum ile de kadretik Bor (bor elması, AIB12) elde edilir ki her ikisinin de yüksek sertlik dereceleri doğrultusunda taslama, bilyeleme malzemeleri veya aşınmaya dayanıklı parçalar olarak, örneğin kum püskürtme memesi yapımında, kullanılırlar. İzolasyon (yalıtım) ve ağartma malzemeleri (Perborate) imalatlarındaki kullanımları nedeniyle bor bileşiklerinden Borik asid B2O3 ve Sodyumtetraborad Na2B4O7 (Borax) teknik açıdan önemlidirler.

Okumaya devam et  Bor üzerine bir çalışma

Elementer Bor’un Kullanıldığı Önemli Uygulamalar

  • Roket yakıtlarında kompozit (katkı maddesi)

  • Ucak motor ve govde imalatinda

  • İnce taneli inşaat çeliğine alaşım ilavesi,

  • Nükleer yakıtların muhafazası için kullanılan çeliğe kompozit,

  • Nikel esaslı alaşımlar,

  • Bakırın deoksidasyonu,

  • Helikopter pervaneleri, tenis raketleri, golf sopası, (kristalize Bor ve borfibrin),

  • Bombardıman uçaklarındaki kaplama (yetersiz radar yankısı),

  • Havai fişekler ve işaret fişeklerinde (kuvvetli yeşil ışığından dolayı),

  • Atom reaktörlerindeki kontrol çubuklarında (Ferrobor ve 10B),
  • Radyasyona dayanıklı kıyafetlerde,

  • Uçak yakıtlarının temizlenmesinde

Bor, atom numarası 5 ve kimyasal sembolü B olan kimyasal elementtir. Bor bir yarı metaldir. Gerek Güneş Sistemi’nde gerek Dünya’nın kabuğunda düşük miktarlı bir elementtir. Buna rağmen, doğada rastlanan bileşiklerinin (borat minerallerinin) suda çözünürlüğü nedeniyle belli yerlerde yüksek yoğunlukta bulunabilir. Bu mineraller boraks ve kernit olarak topraktan çıkarılır.

Elemental bor doğada bulunmaz. Endüstride yüksek saflıkta bor zorlukla elde edilebilir çünkü bor, karbon ve başka elementlerle bileşikler oluşturur. Borun çeşitli allotropları vardır: amorf bor kahverengi bir tozdur; kristal bor ise siyah, son derece sert (Mohs sertlik skalasında yaklaşık 9,5) ve oda sıcaklığında düşük iletkendir. Elemental bor, yarı iletken endüstrisinde bir dopant olarak kullanılır.

Bor bileşiklerinin ana kullanım alanları, çamaşır tozunda beyzalatıcı olarak (sodium perborat) ve ısı yalıtımında kullanılan cam elyafının boraks bileşeni olaraktır. Bor bileşklierinin ayrıca, yüksek kuvvetli düşük ağırlıklı yapısal malzemelerde özelleşmiş rolleri vardır. Camlar ve seramiklerde onların ısı şokuna dayanıklı olması için kullanılır. Boron içeren reaktanlar organik bileşiklerin sentezinde kullanılırlar, ve boron içermeyen bazı ilaçların yapımında ara ürün olurlar.

Bor Bileşiklerinin Kullanıldığı Önemli Uygulamalar

  • Işık dalgası iletkenleri,

  • Isıya dayanıklı borsilikat camlar (Pyrex, Duran),

  • Seramik vernikleme (sırlama),

  • Zırh ve kursun geçirmez yelekler,

  • Lehim kullanımında (borik asit),

  • Fren ve debriyaj balataları,

  • Termik izolasyon (Bor silisyum fibrinleri),
  • Aleve dayanaklılığından dolayı platinlerde,
  • UV isini absorberi olarak güneş yağlarında,

  • Hava yastıklarında ateşleyici (Bornitrat karışımı),

  • Kanser tedavisinde terapi metodu (Boron Neutron Capture Therapie, BNCT).

Okumaya devam et  BOR-PETROL VE KANAL İSTANBUL      

Titanyum  da Bor kadar onemli  ve yuksek isiya dayanikli malzem uretiminde kullanilir. Sembolü Ti olan 22 atom numaralı kimyasal elementtir. Hafif, güçlü, parlak, korozyona, isiya karşı dirençli grimsi bir geçiş metalidir. Titanyum demir, alüminyum, vanadyum, molibden gibi elementler ile alaşım yapabilir. Bu güçlü, hafif alaşımlar havacılık (jet motorları, füzeler ve uzay araçları) askeri, endüstriyel işlemler (kimyasallar ve petrokimyasallar, arıtma santralleri, kâğıt hamuru ve kâğıt) otomotiv, yiyecek, tıp (protezler, implantlar , dental endodontik malzemeler, dental implantlar), spor eşyaları, mücevher, cep telefonu, ve diğer uygulamalarda kullanılır.[1] Titanyum 1791’de William Gregor tarafından İngiltere’de keşfedildi ve Martin Heinrich Klaproth tarafından Yunan mitolojisindeki Titan’a atfen bu şekilde isimlendirildi.

Metal formun en yararlı özellikleri korozyona karşı dirençli olması ve bütün metaller içinde en yüksek dayanıklılık-ağırlık oranına sahip olmasıdır.[3] Alaşımsız haliyle %45 daha hafif olmasına rağmen bazı çelikler kadar dayanıklıdır.[4] Elementin iki allotropik türü[5] ve 46Ti’den 50Ti’ye beş tane doğal izotopu bulunur.

Yuksek isiya dayanikli ve iletkenlik ozellikleri olan bu malzemeler Monolithik mikrodalga entegre devreleri (MMICs), Optik iletitim ve anahtarlama, Güvenli genit bant iletitimi, Mikron boyutlu vakum transistörler, Gigahertz ADC, Sayısal sinyal işleme, Yüksek sıcaklık üstün iletkenler,  Fotonik kristaller,Ferroelektrik malzemeler, Yüksek güç optiği ile aktiflenen yarı iletken anahtarlar, Yüksek güç ultra genit band mikrodalga, Entegre devre teknolojisi , Tetraflop bilgisayarlar, Terahertz elektronik aygıtlar, Yarı iletken ince filmler

Üstüniletken elektroniği alanlarinda kullanilmaktadir.

Isil islem malzemelerin ısıl özellikleri özgül ısı, ısıl iletkenlik ve ısıl genişlemedir. Malzemenin Özgül ısı ve ısıl iletkenliği kullanılma yerine göre farklı şekilde değerlendirilir. Bazı halde yüksek, bazen de düşük olması istenir Isıl genişleme özelliği malzemenin tamamen bünyesinden ileri gelen ısı karşısında genişlemeyi temsil ettiğinden fonksiyonel etkiye sahiptir.

Okumaya devam et  Bor madeni nedir ve nerelerde kullanılır?

Sıcaklık değişimlerine dayanım ısıl şok dayanım olarak tanımlanır. İşletme esnasına ısıtma ve soğutma veya sıcaklık salınımları malzemenin yüzeyi ve merkezi arasında sıcaklık farkları ve bunun sonucu olarak da genleşme gerilmeleri meydana gelir. Bir cisim her tarafından soğutulduğunda yüzey boyunca çekme gerilmeleri ve merkezinde basma gerilmeleri meydana gelir. Böylece oluşan ısıl gerilmeler malzemenin dayanımını aşarsa çatlaklar meydana getirerek malzemenin parçalanmasına neden olur.