Manyetizma Yardımıyla Antimanyetik Çelikte Hasar Tespiti
Aşınma, korozyon yorulma çoğu malzemede yaygın olarak görülen bozulmanın işaretidir. Bu durum, öncelikle mikrometre seviyesinde hasarın erken tespitini daha önemli hale getirmektedir. Manyetik olmayan çeliklerle daha önceleri kullanılması imkânsız olan manyetik test yöntemleri genel olarak bu amaçla kullanılmaktadır. Kaiserslautern ve Mainz’dan araştırmacılar, çeliğe ince bir manyetik tabaka uyguladıkları bir proses geliştirmişlerdir. Mikroyapıdaki değişimler böylelikle manyetik etkide oluşan değişimler sayesinde tespit edilebilmektedir. Alüminyum gibi malzemeler bu yöntemle test edilebilir. İlgili makale geçtiğimiz günlerde Journal of Magnetism and Magnetic Materials’da yayınlanmıştır.
Çelik en sık kullanılan malzemelerden bir tanesidir. Örneğin paslanmaz çelik, yüksek mukavemetli su verilmiş ve temperlenmiş çelik veya düşük maliyetli yapısal çelik gibi birçok değişik biçimde çeliği kullanmaktayız. Çelikler manyetik veya antimanyetik olabilmektedirler. Kesici aletlerde, otomotiv bileşenlerinde, bina kirişlerinde ve köprülerde kullanılmaktadırlar. Bazen çelik yüksek sıcaklıklara ve gerilmelere maruz bırakılmaktadır. Kauserslautern Teknik Üniversitesi (TUK) Malzeme Bilimi Bölmü’nden araştırmacı Dr. Marek Smaga’ya göre bu durum mikroyapı değişimleriyle, çatlaklarla ve bileşen bozukluklarıyla sonuçlanmaktadır. Bu olayı uzmanlar malzeme yorulması olarak tanımlamaktadırlar. Başlangıçta, bu tip hasarlar sadece mikrometre seviyesinde görülebilmektedir. Bununla birlikte, henüz bu ölçekte antimanyetik çelikteki değişiklikleri erken bir aşamada tespit etmek manyetik test yöntemleri ile mümkün değildir. TUK’dan mühendisler ve Mainz Johannes Gutenberg Üniversitesi’nden fizikçiler şu anki çalışmalarında bu problem üzerinde çalışıp bir çözüm sunmaktadırlar. Yöntemlerinin eşsiz özelliği, test edilen malzeme antimanyetik olsa bile manyetik etkilerin kullanılmasıdır.
Mainz’den araştırmacılar antimanyetik çelikleri her biri 20 nanometre inceliğinde ve terfenol-D den oluşan, kimyasal elemet olan terbiumun bir alaşımı, demir, disprosyum ya da yüksek manyetik geçirgenliğe sahip demir ve nikel alaşımı gibi farklı manyetik filmlerle kaplamışlardır. Fizikçiler daha sonra çeliğin gerinimlerinin mikroskobik aralıkta tespit edilip edilmediğini kontrol etmek için Kerr mikroskobu kullanmışlardır. Marek Smaga, Kerr etkisi adlı manyetik mikroyapıya izin veren etki alanlarının ışığın kutuplaşma yönünü döndürerek görüntülenmesine olanak veren bir şekilde kullanılmasını sağladığını belirtmiştir.
Bilim adamları daha önce mekanik strese maruz kalmış birkaç milimetre kalınlığında manyetik olarak kaplanmış çelik levhaları incelemişlerdir. JGU Fizik Enstitüsü’nden Dr. Martin Jourdan manyetik alan yapısında karakteristik bir değişiklik gözlemlediklerini ve manyetik olmayan çelikteki mikroskobik gerilmenin, ince tabakanın mıknatıslanma yönünün değişmesine sebep olacağını açıklamıştır.
Bilinen test yöntemleriyle karşılaştırıldığında bu yöntem, malzemenin yorulma belirtilerini mikrometre seviyesinde etkili olmadan önce saptaması nedeniyle avantajlıdır. Araştırmacıların yöntemi geleceğin yeni test yöntemi olabilir ve yöntem sadece antimanyetik çelikleri test etmede kullanılmayacaktır. Alüminyum, titanyum ve bazı kompozit malzemeler gibi diğer malzemeler de böyle bir tabaka ile kaplanabilir.
Proje, TU Kaiserslautern ve Mainz Johannes Gutenberg Üniversitesi ve Alman Araştırma Vakfı (DFG) tarafından finanse edilen Transregional Collaborative Research Center (CRC / TRR) “Spin + X: Ortak çevredeki dönüş” tarafından yürütülen çalışmanın bir parçasıydı. CRC / TRR, kimya, fizik, makine mühendisliği ve proses mühendisliğinden uygulamaya aktarılacak manyetik etkilerle alakalı araştırma yapan disiplinler arası araştırmacı ekiplerini içermektedir. Birincil odakları dönme olayı üzerinedir. Fizikçiler bu terimi elektron veya proton gibi bir kuantum parçacığının kuantum mekanik momentumundan bahsetmek için kullanmaktadırlar. Bu, birçok manyetik etkinin temelini oluşturmaktadır.
Kaynak : sciencedaily.com
