Teknomiks

Metalurji ve  malzeme mühendisliği artık ülkemizde de rağbet gören özellikle üretim sanayine ve akademik gelişime yönelik mühendis yetiştiren bir disiplindir. Metallerin insan hayatında büyük yer kaplaması nedeni ile metalurji malzeme bilminin en geniş ve temel konularından biridir. Metalurji mühendisliği uygulamaları milattan önce 5500′lü yıllardan günümüze kadar neredeyse her alanda kendine yer bulabilmektedir. Bu sebeple bir çok farklı sektöre aynı anda hitap edebilen bir meslek koludur.

Metalurji bilimi insan oğlunun farklı ihtiyaçlarını karşılamak için özellikle metallerin kullanımına başvurmaktadır ve sadece metaller insanin sonsuz ihtiyaçlarına maalesef cevap verebilecek nitelikte değildirler. Bu sebeple geçtiğimiz yüzyılda metal dışı bir çok malzemenin keşfedilmesi kullanılması ve günlük hayatımızda yerini alması malzeme biliminin konusu omuştur. Metalürji ve malzeme biliminin birlikte anılmasının en büyük sebebi ise , geçmişte en çok kullanılan malzeme grubunun metaller olması malzeme biliminin metalürji olarak isimlendirilmesine sebep olmuş, geçtiğimiz yüzyılda bilim ve teknolojinin gelişmesi ile metal dışı malzemelerin kullanımı artmış ve bu iki disiplin beraber anılmaya başlanmıştır.

İki disiplininin de amacı ve yaklaşımı aynıdır. Bu iki konunun da temel amacı malzeme ve metalleri mikro (artık nano) ölçekte maniple ederek, değiştirerek, alaşımlayarak, birleştirerek, kaplayarak, eriterki, reaksiyona sokarak, insan ihtiyaçlarını daha verimli bir şekilde karşılayacak ürünler geliştirmek, üretmektir.

Bu meslek grubunun girmediği sektör yok gibidir;  Ar-Ge, havacılık, medikal, çelik, demir ve demir dışı üretim, kompozit, kimya, petrol, otomotiv, enerji ve aklıma gelmeyen daha bir sürü sektör. Her ne kadar ülkemizde tam işlevi ve yetkinliği konusunda yeterli bilgi sahibi olmayan işverenler tarafından göz ardı edilen bir meslek grubu olsa da, yurt içi ve yurt dışında iş imkanları açısından popüler bir meslek grubudur. Özellikle akademik kariyer ve Ar-Ge  konularında önü açık ve her geçen gün daha da önem kazanan bir disiplindir.

Metalürji ve malzeme mühendisliğinin, bir çok olumlu yanı olsa da bazı meslek grupları ile karşılaştırıldığında dez avantajları ortaya çıkmaktadır. Örnek vermek gerekirse bir makine ya da elektrik mühendisliği ile karşılaştırıldığında metalürji ve malzeme mühendisinin belirli sektör ve pozisyonlarda görev almasına yönelik herhangi bir yasal düzenleme ya da imza yetkisi durumu söz konusu değildir. Metalürji mühendisi bir makine mühendisi gibi bina mekanik tesisat projesi ya da elektrik mühendisi gibi elektrik tesisat projesi gibi üzerinde imza yetki ve sorumluluğu bulunan her hangi bir mesleki pozisyon ya da alan yoktur.

Sonuç olarak metalürji ve malzeme mühendisliği tarih öncesi çağlardan günümüze kadar etkinliği sürdürmüş ve gelecekte daha uzun yıllar popülerliğini koruyacak bir meslektir. Ülkemizde de hak ettiği yeri ve saygınlığı alması yakın gelecekte mümkün olacaktır.

Kategorilenmemiş akademik kariyer, alaşım, ar-ge, havacılık, imza yetkisi, kaplama, malzeme, maniple, metalurji, mikro, mühendislik, nano

Olimpik sınıfı devasa bir yolcu gemisi olan Titanic, bir çoğumuzun bildiği gibi 14 Nisan 1912 gecesi daha ilk seferinde bir buz dağına çarparak battı. Büyük deniz felaketlerinden biri olarak adlandırılan Titanic faciasının ardından geminin batma sebebi ile ilgili bir çok teori ortaya atılsa da günümüze kadar geçerliliğini koruyan en olgun açıklama, gemide kullanılan çelik sacların metalürjik açıdan incelenmesi sonucu ortaya atılmıştır.

Titanic’ğin inşa edildiği dönemde demir çelik üretim teknolojisi ile ilgili bilgi düzeyi günümüzdeki kadar olgun değildi. Gemi gövdesinde kullanılan saclardan alınan numuneler üzerinde yapılan analiz sonucu gemi saclarının yüksek oranda fosfor ve sülfür ihtiva ettiği ortaya çıktı.  Fosfor ve sülfür için  çelik üretiminin en istenmeyen iki alaşım elementi diyebiliriz tabi özellikle kırılgan ve gevrek bir yapı istenmiyorsa.  Sülfür elementi özellikle çelik eritme işleminden sonra soğurken demir ile tepkimeye girerek FeS oluşturur ve malzemenin tane sınırlarına çökelerek malzemeyi son derece gevrek ve kırılgan bir hale getirir.

Günümüz teknolojisi ile üretilen bir gemi sacı bu tip bir çarpışmada gövdeden ayrılma ya da kırılma gibi bir soruna neden olmaz bunun sebebi ise düşük sülfür ve fosfor oranı sayesinde malzeme soğuk hava koşullarında da esnekliğini korur.  Çelik malzemelerde görülen süneklikten kırılganlığa geçiş sıcaklığı (ductile to brittle transition) özellikle fosfor ve sülfür elementlerine bağlı bir özelliktir. Süneklikten kırılganlığa geçiş sıcaklığı geçmişte yaşanmış bir çok gemi kazasının da temel sebepleri arasında gösterilmektedir. Çelik malzemelerin bu özelliği ince tane yapısı, düşük Fosfor – Sülfür oranı ve Aluminyum ya da Magnezyum gibi alaşım elementleri eklenmesi ile geliştirilerek daha düşük sıcaklıklarda da kullanım imkanı sağlanabilmektedir. Günümüz çelikleri ortalama -27 C den sonra süneklik özelliklerini kaybederek daha kırılgan bir yapıya sahip olurlar ve Titanic’deki gibi bir etki ancak bu kalitedeki çeliklerin -60 C gibi bir sıcaklığa maruz kalması ile oluşabilir. Maalesef Titanic’de kullanılan çeliklerin süneklikten kırılganlığa geçiş sıcaklığı 32 C idi. Titanic’in kaza yaptığı bölgedeki su sıcaklığının sadece -2 C olduğunu düşünürsek gerçekten olası bir durum olduğu anlaşılır. Yani Titanic’de kullanılan çelikler ne kadar kalite olsalarda soğuk sularda kullanıma uygun malzemeler değildi.

Geminin çarpışmadan ağır hasar almasının bir diğer sebebi ise, gemi gövdesinde kullanılan ve gemi gövde saclarını birbirine eklemek için kullanılan perçinlerin kalitesiz olması ile açıklanmaktadır. Perçin numunelerinden incelenmesi sonucu perçinlerin yüksek miktarda cüruf ihtiva ettiği gözlenmiştir. Cüruf çelik üretimi sırasında döküm aşamasından son ürüne kadar malzeme içinden kalabilen ve malzeme mukavemetini ciddi şekilde olumsuz etkileyen bir hatadır. Bu ve benzeri hatların önüne geçilmesi için tahribatsız muayene ve daha kontrollü döküm potaları kullanılmaktadır.  Bu duruma çalışan perçin işçilerin yeteneksizliği ve perçin makinesi kullanılmaması gibi faktörlerde eklenince facianın kaçınılmaz olduğu belirtilmektedir.

Kaynak: Wikipedia

Teknoloji alaşım, analiz, batık, çelik üretimi, döküm, fosfor, kırılganlık, malzeme, metalurji, muayene, perçin, soğuk, sülfür, sünek, süneklik, Titanic, Titanik

1 – Amorf  Metaller

Amorf metal malzemeler sıradan metal alaşımlar gibi düzgün bir kristal yapıya sahip olmayan alaşımlardır. Bu malzemeler kompleks metal alaşımlarının aşırı hızlı soğutulması ile elde edilir. Hızlı soğuma sayesinde malzeme içindeki atomlar düzgün bir sıralamaya sahip olmaz ve amorf yapı elde edilir. Bu oluşan yeni yapı bilinen bir çok seramik malzemeden daha sert, korozyon, yorulma, aşınma direnci daha yüksektir. Yakın gelecekte amorf metallerin askeri zırh ve medikal implant uygulamalarında yer alması bekleniyor.

2- Aerogel

Frozen Smoke (donmuş duman) olarak da adlandırılan bu yeni malzemenin %99.8 ‘i boş ve dünyanın en hafif malzemesi. Aynı zamanda şu an dünyadaki en iyi ısıl yalıtkanlardan biri. NASA bu malzemeyi uzay tozlarını toplamak için kullanıyor fakat yakın gelecekte bu malzeme izolasyonda, spor malzemelerinde, kimya sektöründe katalizör amacı için kullanılması planlanıyor. Bir çok farklı malzeme ile elde edilen kombinasyonları ile neredeyse bütün gündelik kullanım alanlarına gireceğe benziyor.

3- Şekil Bellekli Alaşımlar

Şekil bellekli alaşımlar (shape memory alloys) herhangi bir deformasyona uğradıktan sonra ısıyla birlikte ilk üretildikleri şekle dönebilen malzemelerdir.  Bu özelliğe sahip alaşımlar,  Bakır-Çinko-Alüminyum-Nikel,  Bakır-Alüminyum-Nikel,  Nikel-Titanyum,  Demir-Bakır-Çinko-Altın. İlk keşfedilen şekil bellekli alaşım gümüş-kadmium alaşımıdır ve 1932 de keşfedilmiştir. Bu malzemelerin böyle eşsiz bir özelliğe sahip olmasının altında yatan gerçek  aslında basit bir faz dönüşüm mekanizmasıdır. Şekil bellekli alaşımlar oda sıcaklığında martensit fazında bulunan malzeme, deformasyona uğradıktan sonra sadece 10 derecelik bir sıcaklık farkında östenit fazına geçer ve soğuduğunda tekrar martensit fazına dönüşür bu faz dönüşümleri sırasında malzemenin fiziksel görünüşü martensit ve austenit fazlarında aynıdır.  Bu nedenle deformasyona uğramış malzeme ısıtıldığı anda fiziksel görünüş olarak ilk üretildiği şekle geri döner. Şekil bellekli alaşımlar şu an havacılık sanayi, elektronik uygulamalarında kullanılıyor.

4- Karbon Nanotüp

Karbon nanotüpler karbon moleküllerinin dünya üzerindeki en güçlü kimyasala bağlardan biri ile birbirine bağlanması sonucu oluşmaktadır.  Bu yeni malzemenin en gözde özelliği ise yüksek mukavemete sahip olması.  Çelikten 300 kat daha mukavim olan bu yeni malzeme sayesinde yüzlerce kilometre yüksekliğinde gökdelenler inşa etmek yakın gelecekte mümkün olabilecek.

5- Süper İletken Malzemeler

Süper iletken malzemeler, elektrik akımına karşı o ohm’a yakın direnç gösteren malzemelere verilen isimdir. Genellikle bu malzemeler oda sıcaklığında yarı iletken özellik gösterirken, dönüşüm sıcaklığına getirildiklerinde süper iletken özellik göstermeye başlarlar.  Bu sıcaklık bir çok süper iletkende 0 kelvine yakın bir sıcaklıktır ancak günümüzde 138 K de de bu özelliği gösteren malzemeler keşfedilmiştir. Süper iletken malzemelerin bir diğer çapıcı özelliği ise meissner etkisidir. Meissner etkisi süper iletkenlik özelliği gösteren malzemenin üzerine yerleştirilen bir mıknatısın havada asılı kalmasını sağlar. Bu eşsiz özellik eğer oda sıcaklığında da sağlanabilirse, sürtünme enerji kaybı çok düşük olan ulaşım araçları inşa edilmesi mümkün olabilecek.   Süper iletken araştırmaları oda sıcaklığında bu özelliği gösterebilecek malzemeler bulunana kadar devam edecek…

Kaynak  : wiki

Teknoloji Aerogel, amorf, arogel, cam, karbon, malzeme, malzeme bilimi, metal, nano teknoloji, nanotüp, şekil bellekli, süper iletken

Wikipedia

Elmasın ününe göz diken “lonsdaleite” mineralenin elmasdan %58 daha sert olduğu gösterilmiş durumda. Bu mineral genellikle karbon ihtiva eden meteorların dünyaya çarpması sırasında açığa çıkan ısı ve basınç etkisi ile oluşuyor. Elmas gibi karbon allotrobu olan lonsdalit doğal yollarla oluşmasına rağmen oldukça az rastlanan bir mineral. Elmasdan daha sert olduğu gözlemlenen diğer malzeme ise w-BN, yani Bor Nitrürün wurtzite yapısına sahip allotrobu. Bu malzeme ise elmasdan %18 daha sert ve yakın zamanda yapılan çalışmalar büyük miktarda üretim şansı olduğunu gösteriyor. Yandaki resimde wurtzite yapısı gösterilemektedir. Bu yapı heksagonal kristal yapsına benzese de resimdeki gibi bir düzensizliğe sahiptir.

Bu ve benzeri çalışmalar ülkemizdeki Bor rezervlerinin her geçen gün daha da önemli olduğunu gösteriyor. Aslına bakılırsa Bor un önemini sadece peryodik tabloya bakılarak bile anlaşılabilir. Atom numarası 5 olan Bor elementi peryodik cetvelde karbonun hemen yanında yer alır ve bu da karbonla borun benzer özellikler göstermesini açıklamaktadır. Karbon elementine sahip grafit ve elmasda olduğu gibi bor nitrür bileşiği de zıt özelliklere sahip allotroblara sahiptir. Örneğin Heksagonal yapıdaki BN yumuşak ve yağlayıcı özellik gösterirken, kübik ve wurtzite yapısına sahip BN dünyanın en sert malzemeleri arasındadır.

Kaynak : Pan, Zicheng; Sun, Hong; Zhang, Yi; and Chen, Changfeng. “Harder than Diamond: Superior Indentation Strength of Wurtzite BN and Lonsdaleite.” Physical Review Letters 102, 055503 (2009).

Bilim bor, bor bileşikleri, borun önemi, elmas, en sert, malzeme