Metaller – 5

Metal köpükler, polimer köpüklere benzer teknikle üretilmektedirler; köpük etkeni metalle karıştırılır, uygun sıcaklıkta süreç gerçekleşir ve açık/kapalı hücre yapıları oluşur. Farklı yoğunluklarda, gözenek yapılarında ve şekillerde çeşitli alaşımlar bulunmaktadır. Sert, hafif, iletken ve darbe emicidirler. Hücrelerin (boşlukların) genişliği 1mm’den az olabilir veya tam tersi%95 havadan oluşacak şekilde büyük boşluklu olabilirler. Metal köpükler; kabuk (dış yüzey olarak) veya boşluklu profillerin içinde hafif paneller veya tüpler (borular) üretmek için ana bileşen olarak kullanabilirler.

Süperplastik alaşımlar belirli oranlarda alüminyum ve titanyum içerirler. Isıtıldıklarında yüksek derecede elastiklik gösterirler (%1000 civarı). Bu ısıtılma sıcaklıkları alüminyum için 450 C°ile 500 C° arası, titanyum için 850 C° ile 900 C° arasıdır. Thermoforming sürecine benzeyen Superforming süreci ile şekillendirilirler. Superforming geleneksel yöntemlerden daha az basınç gerektirir. ve derin biçimler, dar radyuslar tek bir plakadan üretilebilir.

süperforming ile üretilen metaller

Görsel 2: Superforming ile üretilen metal parçalar

Metal tozlar, 3 boyutlu kütlelelerin arasına sıkıştırılırlar(bu kütleler boşlukları oluşturacaktır?). Metal tozları şekillendirmek için farklı yöntemler vardır ve her birinde farklı gözeneklik yapısı (boyutları) elde edilir. Pres ve sinterleme (külçeleme, toplaştırma) ile yüksek oranda gözeneklilik elde edilir. Erimiş nikel veya diğer uygun metaller ıslatılarak kalıptan çıkarılır, böylelikle katılaşarak boşlukların korunması sağlanır. Bunun tersine direct metal laser sintering (rapid prototyping) ile %98 metal olan parçalar da üretilebilir. Metaller enjeksiyon kalıplama yönteminde kullanılan takımların yapımı için yeterince yoğundurlar.

sinterleme süreci

Görsel 3: Sinterleme Süreci ve fırını

Toz metalurjisi, ısıya dayanıklı metaller (refractory metals) gibi pratikte sıvı halde bulunmayan malzemelerin işlenmesi için uygundur. Ayrıca farklı malzemelerin özelliklerini biraraya getirmek için kullanılır. Örneğin; esnek mıknatıslar, demir tozları ve polimer matrislerinden oluşur.

Metal kompozitler (metal anayapılı karmalar), demir içermeyen metallerin alümin (alumina) veya silisyum karbür (silicon carbide) gibi yüksek performans seramiklerle kuvvetlendirilmesiyle oluşur. Yüksek derecede aşınma direnci, ısısal direnç ve sertlik gösterirler. Karbon destekli alüminyum paneller, alüminyumdan hafif ve çelik kadar serttirler.

Biçim bellekli alaşımlar (shape memory alloys), belli sıcaklıklarda yeniden diziliş gösteren yenilikçi malzemelerdir. Diğer bir deyişle, deforme edildikten sonra belirli bir sıcaklıkla tetiklenerek, orjinal şekline dönerler. Yeniden dizilmeyi tetkleyen sıcaklık yaklaşık olarak -25 C° ile 100 C° arasında yapılacak uygulamanın özelliğine göre ayarlanabilir. Örneğin; Nitinol, Nikel Titanyum alaşımıdır.

biçim bellekli alaşımlar

Görsel 4: Biçim bellekli alaşımlar

Yeniden dizilim sıcaklığı oda sıcaklığından düşük bir sıcaklık olarak ayarlanırsa buna süperplastisite (superplasticity) denir. Sonuç, sürekli orjinal şekline dönen bir malzeme olacaktır. Orjinal şekil, ham maddeye ısıl işlemler uygulanarak ayarlanır.

Amorf metaller, plastiğin işleme avantajı ile metalin fiziksel özelliklerinin birleşimidir. Metalin kristalize yapısına zıt olarak camda olduğu gibi atomların rastgele hizalanması sonucunda mümkün olmuştur. Geleneksel metallerin dökümü kalitesiz tanecik yapısı oluştururken, amorf metallerin dökümü yüksek darbe dayanımı, yüke karşı dayanım (titanyumun 2 katı), yüksek oranlarda sertlik,  korozyon ve aşınmaya karşı direnç gösterirler.

amorf metaller tanecik yapısı

Görsel 5: Amorf Metaller tanecik yapısı




Görseller:

  1. http://www.ifam.fraunhofer.de/content/dam/ifam/de/images/dd/ZWM/Offenzellige%20Metallsch%C3%A4ume/schaum1_1015.jpg
  2. (a) http://www.verbom.com/sites/default/files/production-aluminium-super-plastic-forming%20(4).jpg // (b) http://www.normau-technology.com/CARROZZERIA%201.jpg // (c) http://www.normau-technology.com/FUSOLIERA.jpg
  3. (a) http://www.substech.com/dokuwiki/lib/exe/fetch.php?w=&h=&cache=cache&media=sintering.png // (b) http://www.alphasintered.com/wp-content/uploads/2013/03/056-Sintering-665×268.jpg
  4. http://www.gcsescience.com/ex38.htm
  5. http://education.mrsec.wisc.edu/SlideShow/slides/amorphous/glass.jpg
Paylaşmak iyidir...Share on FacebookShare on Google+Tweet about this on TwitterShare on LinkedIn