EN ÇOK OKUNANLAR

SON YORUMLAR

MMK MALZEMELERDE KULLANILAN MATRİS MALZEMELERİ

MMK MALZEMELERDE KULLANILAN MATRİS MALZEMELERİ

Metal matrisli kompozitler için matris malzemesi olarak genellikle hafif metaller tercih edilmektedir. Matris malzemesi olarak genellikle Al, Ti, Mg, Ni, Cu, Co ve Zn gibi metaller ve alaşımları kullanılır.

 

Matris malzemesi olarak MMK malzemelerde, Al, Ti ve Mg alaşımları yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu alaşımların tercih edilmesinin nedeni düşük yoğunluk ve ergime sıcaklığına sahip olmaları ve birçok seramik takviye elemanını kolay ıslatabilmeleridir. Çünkü yüksek performanslı kompozit malzeme üretimi için matris malzemesi, fiberleri veya partikülleri iyi ıslatabilmeli, iyi bir arayüzey bağı oluşturmalı, mümkün olan en düşük basınç ve sıcaklıkta hızlı şekilde katılaşma yapabilmeleri gerekmektedir.

 

Ayrıca üretim esnasında veya bundan sonraki işlemler esnasında, matris ve takviye elemanı arasında diğer kimyasal etkileşimler olmamalı ve matris kararlı kalmalıdır.

 

 

Alüminyum ve Alaşımları

 

 

Metal malzemeler içinde Al ve alaşımları, gerek saf olarak gerekse alaşım olarak en yaygın olarak kullanılan malzeme gruplarından birisidir.

 Saf Alüminyumun oksijene ilgisinden dolayı döküm kabiliyetinin kötü oluşu ve düşük mekanik özellikler göstermesi gibi istenmeyen özellikleri vardır. Alaşımlama yapılarak bu özelliklerde gelişme sağlanabilmektedir.

 

Yüksek aşınma dayanımı ve düşük sürtünme değerleri için Al-Si alaşımları, düşük yoğunluk ve yüksek termal iletkenlik için Al-Mg ve Al-Cu alaşımları matris alaşımı olarak kullanılabilmektedir.

 

Al alaşımlarının yaygın kullanılmasının nedenleri;

 

          Dayanım / özgül ağırlık oranının yüksek olması,

          Elektrik iletkenliği /özgül ağırlık oranının yüksek olması,

          Atmosfere ve diğer ortamlara karşı korozyon direncinin iyi olması,

          Plastik deformasyon kabiliyetinin iyi olması

 

 

Alüminyum alaşımları, üretim yöntemlerine göre Dövme alaşımları ve Döküm alaşımları olarak iki ana gruba ayrılırlar. Bu iki grupta kendi içinde Sertleştirilebilen ve Sertleştirilemeyen alaşımlar olarak gruplandırılabilmektedir.

 

 

Magnezyum ve Alaşımları

 

 

Birçok endüstriyel uygulamada, hafif mühendislik malzemelerine olan talep sürekli artmaktadır. Magnezyumun yoğunluğu 1.74 gr/cm3 olup, yapısal uygulamalarda kullanılan en hafif metaldir. Ağırlığı Alüminyumun 2/3, Demirin 1/4, Bakır ve Nikelin ise 1/5’i düzeyindedir. Dolayısıyla magnezyum alaşımlarının, endüstriyel uygulamalardaki kullanımlarının gelecekte oldukça yaygınlaşacağı beklenmektedir. Buna bağlı olarak ta Magnezyum esaslı kompozit malzemelerin kullanımı artacaktır.

 

Magnezyum, Alüminyum kadar mukavemetli değildir. Fakat alaşımlandırıldığında mekanik özelliklerinde iyileşmeler sağlanabilir. Magnezyum alaşımları, yüksek spesifik dayanıma, iyi dökülebilirlik özelliğine ve yüksek sönümleme kapasitesine sahiptirler. Bu nedenle uzay araçlarında, yüksek hızlı makine ve nakliye araçlarında kullanılırlar.


 

Düşük ergime sıcaklığı (650 °C) ve iyi kaynak kabiliyetine sahip olan magnezyum, yaygın olarak ta bulunabilmektedir.

 

Ancak Magnezyum Alaşımları;

 

 

   Oksijene karşı ilgisinin fazla olması,

   Düşük elastik modülü ve yorulma direncine sahip olması,

    Yüksek sıcaklıkta sürünme dayanımı değerinin düşük olması vb. nedenlerle daha az tercih edilirler.

 


En önemli alaşım elementleri Alüminyum ve Çinko olup, yaklaşık % 2.5-8 Al ve % 0.5-4 Zn ilave edilir. Bu sayede dayanım artırılabilmektedir.

 

Magnezyum alaşımları iyi döküm kabiliyetleri yüksek alaşımlardır, Sertleştirilebilen ve

Sertleştirilemeyen türleri mevcuttur.

 

 

Aşınma direnci düşük olan Mg ve Al gibi metalik alaşımlara, rijit partikül takviyesi yapılarak veya grafit gibi yağlayıcı partiküller katılarak aşınma dirençleri yüksek MMK malzemeler üretilebilir.


Titanyum ve Alaşımları

 

 

Titanyum ve alaşımları, MMK malzemelerde matris malzemesi olarak yaygın kullanım alanına sahiptir.

 

Titanyumun korozyona karşı dayanımı çok iyidir. Yüzeyinde ince bir TiO2 tabakası oluşturarak, çok iyi korozyon direnci sağlar. Vücut içine konan parçalarda, proses kazanları vb. yerlerde bu özelliğinden dolayı titanyum ve alaşımları kullanılır.

 

Ayrıca Ti metali, alüminyumdan daha rijit ve dayanıklıdır. Özellikle çok iyi mukavemet/özgül ağırlık oranına sahip olduğundan dolayı uçak ve uzay sanayiinde uygulama alanları bulmuştur.

 

Metaller arasında Titanyumun ısıl genleşme katsayısı oldukça düşüktür. Özellikle yüksek sıcaklık uygulamalarında Ti alaşımları oldukça iyi performans gösterir.

 

En önemli dezavantajı pahalı olmasıdır.

 Ti alaşımları matris olarak kullanıldığında, takviye elemanı ile iyi bir yapışma sağlamakta olup, bu da ara yüzey mukavemetini arttırıcı bir rol oynamaktadır. MMK malzemelerde en yaygın kullanılan Titanyum alaşımları, Ti-6Al-4V, Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al ve Ti-17Mo alaşımlarıdır.

 

Titanyumun matris olarak kullanıldığı kompozit malzemelerde, en yaygın kullanılan takviye elemanları ise TiC ve SiC’ dür.


Bakır ve Alaşımları

 

 

MMK malzemeler içerisinde Bakır ve alaşımlarının kullanımı özellikle elektronik sistemlerde uygulama alanı bulmuştur. Burada bakırın elektriği iyi iletebilme özelliği ön plana çıkmaktadır.

 

Genellikle Bakır matris içerisine Grafit partiküller ilave edilerek, düşük termal genleşme katsayısına sahip, iyi iletken malzemeler elde edilebilir. Bu malzemeler elektrik kontaktörleri ve elektronik devre yapımında kullanılmaktadır.

 

Grafit partiküller katılarak Bakır esaslı matrisin sürtünme ve aşınma özellikleri iyileştirilebilir. Diğer taraftan katı yağlayıcı olarak grafitin kullanıldığı metal matrisli kompozit malzemelerin, yatak malzemesi olarak kullanımı kurşun kullanımından kaynaklanan zehirleyici etkiyi de ortadan kaldırmaktadır.

 

Ayrıca Al ve Cu alaşımlarının sönümleme kapasitesi içlerine grafit katıldığında önemli oranda artmaktadır. Japon Hitachi firması tarafından, dökme demirde dahil olmak üzere titreşimi sönümleyen alaşımlardan daha iyi sönümleme yeteneği olan Gradia adı altında Al-Grafit veya Cu-Grafit MMK malzemeler üretilmektedir.

 

Bakırın en önemli dezavantajı ise, diğer bir iletken malzeme olan alüminyuma göre daha pahalı olmasıdır.


Kaynak : 

Doç. Dr. Adem ONAT Sakarya 2015

DİĞER BLOGLAR

YORUMLAR

    Henüz Yorum yazılmamış.İlk yorum bırakan sen ol..!

BİR YORUM YAZ

Canlı Destek Scroll