İleri Seramik – Metal Kompozitler için Hızlı Üretim
Otomotiv, Uzay ve Enerji sektörlerindeki gelişmeler mühendisler ve bilim adamlarının yeniliğe açık olarak tasarladıkları malzemeler sayesinde sağlanıyor. Ulaşım ve Enerjiyi dönüştürmeyi sağlayan teknolojik araçlarda kullanılan ve Sermet olarak bilinen Seramik–Metal kompozitleri ise geliştirilen bu malzemelerin bir örneği.
Sermetler metallerin esnekliğinin ve işlenebilirliğinin, seramik malzemelerin yüksek sıcaklığa dayanıklılığının bir araya getirilmiş hali. Ne var ki bu malzeme metaller ve seramiklerin reaksiyona girmediği koşullarda kullanılabiliyor.
Teksas A&M Üniversitesindeki araştırmacılar Seramiklerin ve Metallerin reaksiyona girmeden hızlı bir şekilde bir araya getirilmesini sağlayan yeni bir teknoloji geliştirdiler. Bu yenilik çok daha iyi özelliklere sahip kompozit malzemelerin geliştirilmesine kapı aralıyor.
Birçok seramik ve metal malzemeler yüksek sıcaklıkta bir araya getirilirken reaksiyona girdiğinden son üründe kırılganlık ve iki yüzeydeki sıcaklık farkının yüksek olması gibi daima istenmeyen özellikler ortaya çıkıyor. Malzeme Bilimi ve Mühendisliği alanında çalışan Dr.Miladin Radovic bu istenmeyen özellikler yüzünden sınırlı sayıda metal seramik kompoziti üretilebildiğini ve bunu aşmak için bu çalışmaya başladıklarını ifade etti.
Radovic ve Dr.İbrahim Karaman’ın doktora öğrencileri Dr.Liangfa Hu ve Dr.Ankush Kothalkar, Makine mühendisliği öğrencisi Morgan O’neil ile yürüttüğü çalışmada metal ve seramik malzemelerin kararlı bir halde bir arada tutulduğu anlık basınç ve filtreleme işlemi (CAPAI) ile birleştirilen bu malzemelerden yüksek performanslı kompozitlerin elde edilmesini sağladı.
CAPAI, sadece 9 saniyede metal ve seramiğin reaksiyon olmadan bir araya getirildiği bir metot. Bu metotta elektrik akımı kullanılarak o anda ergitilen metal yüksek basınçla seramikten yapılmış bir köpüğün içine itiliyor. Araştırmacılar ilk çalışmalarında metal olarak hafif ve korozyona karşı direnci yüksek olduğundan ve Otomotiv ve Uzay endüstrisinde popüler bir kullanıma sahip Alüminyumu, seramik köpüğü olarak da kırılma dayanımı, ısı ve elektrik iletkenliği yüksek olan Titanyum Alüminyum Karbür(Ti2AlC)’ü bir araya getirerek, sertliği ve sıcaklık değişimine karşı kararlılığı yüksek olan hafif bir Sermet üretmeyi başardı.
Radovic, elektrik akımının ve basıncı sisteme aynı anda beslendiğini böylece metalin ergitilip şekli belirlenmiş seramik bir yapıya basınçla itilmesi sağlandığını, ısı akışının kontrol edilebildiğini ve 700°C lere çıkılabildiğini ve bu sıcaklıkta da reaksiyon olmadan iki malzemenin birleşmesi sağlandığını ifade etti.
Araştırmacıların geliştirdiği kompozit malzeme (Ti3AlC3/Al) hafif olmasının yanı sıra oda koşullarında ve yüksek şartlarda özellikleri birbiriyle yarışabiliyor. Kompozit malzeme Alüminyumdan oda sıcaklığında 10 kat, 400°C de 14 kat daha güçlü ve yüksek sıcaklıkta açıkta bırakıldığında Alüminyuma göre çok daha geç bozunuyor.
Alüminyum ve Titanyum Karbürün geleneksel yöntemlerle bir araya getirilmesinde problemler ortaya çıkıyor çünkü ikisi birbiriyle reaksiyona giriyor diyen Radovic CAPAI metodunun toz metalurjisi ve geleneksel süzme yöntemleriyle elde edilemeyen özgün metal seramik kompozitlerinin ortaya çıkmasını kolaylaştırdığını ifade etti.
Radovic bu yöntemle sınırsız sayıda yeni ve ileri seramik metal kompozitlerinin üretiminin endüstriyel çapta hem ekonomik hem de sürdürebilir bir şekilde gerçekleştirileceğinden ümitli.
Kaynak : phys.org
