Silisyum Karbür – Bor Karbür Kompozitler

Silisyum Karbür-Bor Karbür Kompozitlerin Özellikleri

Silisyum karbürün özellikle mükemmel termal şok dayanımı, oksidasyon dayanımı, yüksek kırılma tokluğunun; bor karbürün sertlik, aşınma dayanımı ve düşük yoğunluk gibi özelliklerin birleşmesiyle silisyum karbür ve bor karbür tozları farklı oranlarda karıştırılarak arzulanan özelliklerde değişik amaçlar için kullanılmaktadır. Bor
karbür bu tip uygulamalar için uygun bir malzemedir ancak gevrek olması, düşük ısı dayanımı, yüksek sıcaklıklarda mukavemet azalması ve düşük termal şok dayanımı bor karbürün negatif yönleridir. Bor karbürün kompozitteki varlığı elde edilen ürünün özelliklerini etkilemektedir. Kompozitteki bor karbür miktarının artması sinterlenmiş üründe yoğunluğun düşmesine, oksidasyon dayanımının azalmasına ancak daha hafif bir kompozit oluşmasına yol açar. Ayrıca bu tür kompozitler yüksek ısı dayanımı ve çarpmaya karşı mukavemet sergilemektedir.

Silisyum Karbür-Bor Karbür Kompozitlerin Kullanım Alanları

Bu tür kompozitler bazı tip memelerde, türbin motorlarında, ısı ileten tüplerde ve potalarda olduğu gibi çok farklı uygulamalarda kullanılabilmektedir.

Silisyum Karbür-Bor Karbür Kompozitlerin Üretim Teknolojileri

Bor karbür silisyum karbür kompozitlerin üretimi 1962 yıllarında başlamıştır. İlk çalışmalarda % 10-90 arası değişen bor karbür-silisyum karbür tozları grafit kalıplarda 48.2 MPa basınç altında 2100°C’de sıcak preslenmiştir. Benzer bir çalışmada ise % 20-50 arası bor karbür içeren bor karbür-silisyum karbür plakaları 5 µm silisyum karbür ve 2 µm bor karbür tozlarının grafit kalıplarda 34.5 MPa basınç altında 2200°C’de sıcak preslenmesiyle elde edilmiştir. Basınçlı sinterleme tekniğiyle üretilen kompozitlerde karmaşık şekilli parçaların üretimi kısıtlıdır. Sadece küçük ve basit şekilli parçalar bu yöntemle üretilebilir. Ayrıca bu işlem çok yüksek enerji kullanımı ve kalıplama malzemesi gerektirmektedir. Kompozit malzemeler çok sert olduğundan elmas takımlarla yüzey işlemine tabi tutulması gerekmektedir ve bu da pahalı ve zaman alıcı bir yöntemdir. Yapılan çalışmalar sonucu pahalı sıcak presleme işlemlerinden basınçsız sinterleme proseslerine geçiş olmuştur.

Silisyum Karbür (SiC) ve Özellikleri

Bor karbürün düşük oksidasyon dayanımı oksitleyici atmosferlerde 600°C’nin üzerindeki sıcaklıklarda kullanılamamasına yol açar. Silisyum karbürün ilavesi, bor karbür seramiklerinin oksidasyon dayanımını geliştirmektedir. Talmy ve arkadaşları yapmış oldukları çalışmada gelişmiş oksidasyon dayanımı ve tokluğuna sahip bir bor karbür – silisyum karbür kompoziti elde etmeye, ayrıca yeni bir üretim metodu geliştirmeye çalışmışlardır. Bu çalışmada silisyum karbür kaplanmış bor karbürün ve ardından silisyum karbür tanelerinin, silisyum karbür kaplanmış bor karbüre eşit olarak dağılımı gerçekleştirilmiştir. Bu kompozitin üretimi ise silisyum karbür tozunun karbonla reaksiyonu ile oluşur. Kullanılan silisyum borür SiB4, SiB6 veya her ikisinin karışımından; karbon tozu ise tercihen karbon isi, grafit tozu veya karışımlarından oluşmaktadır.

Reaksiyonlar aşağıda verildiği gibi oluşur:

SiB4+2C→B4C+SiC
2SiB6+5C→3B4C+2SiC

Birinci denklemin sonucunda % 64 bor karbür ve % 36 silisyum karbür içeren (porozitesiz), ikinci denklemin sonucunda ise % 73 bor karbür ve % 27 silisyum karbür içeren (porozitesiz) bor karbür silisyum karbür kompoziti oluşur. Üretimin ilk aşamasında silisyum borür ve karbon karışımının inert ortamda ısıtılması tercihen 1600-1850 °C arası, daha çok 1750-1825 °C’de ve en çok da 1800 °C’de yapılır. 1800 °C’de bir saatlik işlemden sonra reaksiyon tamamlanır. Daha düşük sıcaklıklarda yapılan işlemlerde ise reaksiyon süresi uzamaktadır. Reaksiyonlar 0-10
MPa basınç altında uygulanır. Basınçsız üretilen bor karbür-silisyum karbür kompoziti ise % 25 poroziteye sahiptir.

Kaynak: SICAK PRESLEME İLE SİNTERLENMİŞ α-SiC MATRİKSLİ B4C KOMPOZİTLERİNİN ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ – Hasan ÖĞÜNÇ

Kompozit Malzemelerin Sınıflandırılması

Yapılarında çok sayıda farklı malzeme kullanılabilen kompozitlerin gruplandırılmasında kesin sınırlar çizmek mümkün olmamakla birlikte, yapıdaki malzemelerin formuna göre bir sınıflama yapmak mümkündür.

kompozit malzemelerin sınıflandırılması

Kompozit malzemelerin sınıflandırılması
a. Elyaflı kompozitler
b. Parçacıklı kompozitler
c. Tabakalı kompozitler
d. Karma kompozitler

a)Elyaflı kompozitler: Bu kompozit tipi ince elyafların matris yapıda yer almasıyla meydana gelmiştir. Elyafların matris içindeki yerleşimi kompozit yapının mukavemetini etkileyen önemli bir unsurdur. Uzun elyafların matris içinde birbirlerine paralel şekilde yerleştirilmeleri ile elyaflar doğrultusunda yüksek mukavemet sağlanırken, elyaflara dik doğrultuda oldukça düşük mukavemet elde edilir, iki boyutlu yerleştirilmiş elyaf takviyelerle her iki yönde de eşit mukavemet sağlanırken, matris yapısında homojen dağılmış kısa elyaflarla ise izotrop bir yapı oluşturmak mümkündür .Elyafların mukavemeti kompozit yapının mukavemeti açısından çok önemlidir. Ayrıca, elyafların uzunluk/çap oranı arttıkça matris tarafından elyaflara iletilen yük miktarı artmaktadır. Elyaf yapının hatasız olması da mukavemet açısından çok önemlidir.

Kompozit yapının mukavemetinde önemli olan diğer bir unsur ise elyaf matris arasındaki bağın yapısıdır. Matris yapıda boşluklar söz konusu ise elyaflarla temas azalacaktır. Nem absorbsiyonu da elyaf ile matris arasındaki bağı bozan olumsuz bir özelliktir.

b) Parçacıklı Kompozitler: Bir matris malzeme içinde başka bir malzemenin parçacıklar halinde bulunması ile elde edilirler. İzotrop yapılardır. Yapının mukavemeti parçacıkların sertliğine bağlıdır. En yaygın tip plastik matris içinde yer alan metal parçacıklardır. Metal parçacıklar ısıl ve elektriksel iletkenlik sağlar. Metal matris içinde seramik parçacıklar içeren yapıların, sertlikleri ve yüksek sıcaklık dayanımları yüksektir. Uçak motor parçalarının üretiminde tercih edilmektedirler .

c) Tabakalı Kompozitler: Tabakalı kompozit yapı, en eski ve en yaygın kullanım alanına sahip olan tiptir. Farklı elyaf yönlenmelerine sahip tabakaların bileşimi ile çok yüksek mukavemet değerleri elde edilir. Isıya ve neme dayanıklı yapılardır. Metallere göre hafif ve aynı zamanda mukavemetli olmaları nedeniyle tercih edilen malzemelerdir. Sürekli elyaf takviyeli tabakalı kompozitler uçak yapılarında, kanat ve kuyruk grubunda yüzey kaplama malzemesi olarak çok yaygın bir kullanıma sahiptirler.

Ayrıca, uçak yapılarında yaygın bir kullanım alanı olan sandviç yapılar da tabakalı kompozit malzeme örneğidirler. Sandviç yapılar, yük taşımayarak sadece yalıtım özelliğine sahip olan düşük yoğunluklu bir çekirdek malzemenin alt ve üst yüzeylerine mukavemetli levhaların yapıştırılması ile elde edilirler.

d)Karma (Hibrid) kompozitler : Aynı kompozit yapıda iki yada daha fazla elyaf çeşidinin bulunması olasıdır. Bu tip kompozitlere hibrid kompozitler denir. Bu alan yeni tip  kompozitlerin geliştirilmesine uygun bir alandır. Örneğin, kevlar ucuz ve tok bir elyafdır ancak basma mukavemeti düşüktür. Grafit ise düşük tokluğa sahip, pahalı ancak iyi basma mukavemeti olan bir elyafdır. Bu iki elyafın kompozit yapısında hibrid kompozitin tokluğu grafit kompozitden iyi,maliyeti düşük ve basma mukavemetide kevlar elyaflı kompozitden daha yüksek olmaktadır.

ExoMars Fırlatıldı

Avrupa Uzay İstasyonu’nun  kızıl gezegen Mars’a yedi aylık sürecek olan ExoMars görevi bugün başlatıldı. İletişimi sağlamak amacıyla tasarlanan 2 NASA telsizi uzay aracında bulunacak.

exomars

Nasa’nın hırsla yürüttüğü bu projenin diğer adımlarından biri de Mars’a insan yollamak. Projenin ilk ayağında, gelişmiş robotik uzay araçları insanlı NASA görevlerine hazırlık için Mars’tan bilgi toplayacak. Bilim adamları, Kızıl Gezegen’de canlı organizmalar tarafından üretilen metan gazı araştırması yapacak. Uzay aracının Ekim ayında Mars’a ulaşması bekleniyor.

Bu fırlatma da Kazakistan’daki dünyanın ilk ve en büyük uzay araçları fırlatma tesisi olan Baykonur Uzay Üssü’nden gerçekleştirilecek.

Boeing Uçan ve Yüzen Drone için Patent Aldı

ABD’li uçak üreticisi Boeing, hem uçabilen, hem de gerektiğinde denizaltında yol alabilen bir insansız hava taşıtı (drone) için patent aldı.

Boeing-Transparent

İngiliz Daily Mail’in haberine göre, söz konusu araç bir uçak gemisinden kalkıp denizaltıların peşine düşebilecek. James Bond filmlerinden fırlamışa benzeyen araç, bir komutta uçaktan denizaltıya dönebiliyor.

Dalgıçları takip edoebilecek araç denizaltılara malzeme de taşıyabilecek. gazete, dron suya değdiği an, arka kanatları, dengeleyicisi ve bazı pervanelerinin ayrıldığını, bu sayede su altında daha iyi manevra yapabildiğini yazdı. Suyun altında bulunduğu derinliği yüzdürme tankı yardımıyla saptayacak olan araç ikinci bir pervane grubuyla yol alabilecek. Boeing dronun su altı istihbarat ya da teslimat aracı olarak kullanılabileceğini belirtti. Araç su yüzüne çıkınca merkeze bilgi aktarımı yapabilecek. (Kaynak: Milliyet)

TUBİTAK Batarya Araştırma Laboratuvarı

Bilim Sanayi ve Teknoloji Bakanı Fikri Işık, TÜBİTAK Marmara Araştırma Merkezi’nin (MAM) Enerji Enstitüsü Batarya Teknolojileri Laboratuvarı’nda uydu için lityum iyon pil ve turbojet motoru üzerinde çalışmalara başlandığını bildirdi.

tubitak

Işık, özellikle turbojet motorunun önemine vurgu yaparak, “Turbojet motoru projesi ile füze teknolojilerinde bir adım daha atacağız” dedi. Dünyada çok az ülkenin turbojet motorunu üretebildiğini belirten Işık, motorun yerli üretim olacağının da altını çizdi.

Nerelerde kullanılıyor?

Lityum iyon pili günümüzde en çok akıllı telefon ve tabletlerde kullanıyor. Normal pillere göre daha hızlı şarj olup, daha az enerji harcaması en önemli özellikleri arasında gösteriliyor. Diğer pillerin aksine şarjı yarıda kesmek, lityum iyon pillere zarar vermiyor. Ayrıca yine normal pillere göre çok daha hafif olduğu için, uydu teknolojisinde çok yarar sağlayacağı düşünülüyor.

Turbojet motoru ise havacılık sektöründe kullanılan jet motorunun çok daha güçlüsü olarak da biliniyor. Yapımı oldukça zor olan bu motorun, TÜBİTAK MAM tarafından ne zaman tamamlanacağı ise henüz açıklanmadı.