İLERİ SERAMİK MALZEMELER

 İLERİ SERAMİK MALZEMELER

Metal veya metal alaşımı olmayan inorganik malzemelerin istenilen tane boyutuna indirgenerek, şekillendirilip, sinterlenmesi sonucunda elde edilen kendine has özellikleri bulunan mukavemetli yapılara seramik denir. En eski seramikler, kendi kendilerine veya diğer malzemelerle karıştırılmış, ateşten sertle kaplanmış çanak çömlek parçalarıdır.

İleri seramik malzemeler ise yeryüzünde doğal olarak bulunmayan, yüksek mühendislik uygulamalarında kullanılmak üzere özel olarak  +1500°C sıcaklıklarda sentezlenen; yüksek basınç altında şekillendirilerek, termal kaplama yapılarak veya polimer ve metal malzemelerle kompozit olarak kullanılan özel seramiklerdir.

Seramiklerin Sınıflandırılması

Geleneksel Seramik Malzemeler: Tuğla, fayans, porselen, çanak-çömlek, kiremit, refrakterler, camlar, çimento, elektrik yalıtım malzemeleri gibi malzemeler geleneksel seramiklere örnektir . Doğadaki hammaddelerden hazırlanırlar ve üç temel bileşen içerirler. Bu bileşenler; kil (kaolen: Al2O3.2SiO2.2H2O), silika (saf kum, SiO2) ve feldispattır (K2O ya da Na2O.Al2O3.6SiO2).

İleri Teknoloji Seramikleri: Seramik malzemelerin kırılma dayanımı ve aşınma direnci gibi mikroyapıdan etkilenen özellikleri ile sertlik, yoğunluk, ısıl dayanım, yüksek elastiklik modülü gibi kristal ve atomlar arası bağ yapılarından etkilenen özelliklerinin önem kazandığı durumlarda kullanılan seramik türlerinde denir. Yapıları “fonksiyonel seramiklere” göre daha karmaşıktır. Bu grupta özellikle Al2O3, ZrO2, Si3N4, SiC, B4C, cBN, TiC, TiB2, TiN, AlN gibi bileşiklerin ikili, üçlü ya da çoklu karışımlarından/tepkenlerinden yararlanılır.

İleri Seramiklerin Özellikleri

İleri seramiklerin mühendislik uygulamalarında tercih edilmesini sağlayan başlıca özellikleri;

  • Yüksek sıcaklıklara dayanımları,
  • Isıl genleşme katsayılarının düşük olması,
  • Kimyasal kararlılığın yüksek oluşu,
  • Sürtünme katsayılarının düşük olması,
  • Sertliklerin yüksek oluşu,
  • Aşınma dirençlerinin yüksek olması,
  • Metallere göre daha hafiflik,
  • Hammadde kaynaklarının doğada bol miktarda olması şeklindedir.

Buna karşın ileri seramiklerin dezavantajları şu şekilde sıralanabilmektedir:

  • Çekme dayanımının düşük olması
  • Yüksek maliyet
  • Şekillendirilmesinin zor olması

İleri Seramiklerin Üretimi

İleri seramikler doğada kendiliğinden bulunamaz, bu sebeple yapay olarak sentezlenir. Farklı seramik malzemeler için farklı sentez sıcaklıkları mevcuttur. Genellikle +1500°C sıcaklıklarda elektrik ark fırınlarında daha önceden hazırlanmış öncül tozların reaksiyona sokulmasıyla ileri seramik blok parçaları üretilir. Bu parçalar özel olarak imal edilmiş kırıcılar vasıtasıyla kırılarak toz formuna getirilir. Toz formuna gelen ileri seramik malzemeler kullanım alanına göre sıcak press yöntemiyle şekillendirilebilir veya termal kaplama yöntemiyle kaplama olarak kullanılabilmektedir.

İleri Seramiklerin Savunma Sanayinde Kullanım Alanları

İleri seramiklerin düşük özgül ağırlık ve yüksek sertlik özelliği sebebiyetiyle personel zırhlarında ve zırhlı araçların zırh geliştirme çalışmalarında ileri seramik malzemelerden imal edilmiş plakalar günümüzde sıklıkla kullanılmaktadır.

Düşük özgül ağırlık ve yüksek sertlik özellik sebebiyle zırhlı araçların zırh geliştirme çalışmalarında kullanılmaktadır.

Yüksek sıcaklık dayanımı özelliği sayesinde savaş uçaklarının motor bölümlerinde yüksek ısıya maruz kalan motor parçalarında, nozüllerin üretiminde ve uzay araçlarının yüzey kaplamalarında ileri seramikler kullanılmaktadır.

Yüksek aşınma direnci sayesinde uçakların ve askeri araçların fren disklerinde ileri seramikler kullanılmaktadır.
İleri seramiklerin yarı iletkenlik özellikleri çip ve devre elamanı olarak kullanılmasını sağlamaktadır.
 

Kaynakça

  1. İleri Teknoloji Seramikleri. (n.d.). Retrieved September 23, 2022, from https://malzemebilimi.net/ileri-teknoloji-seramikleri.html
  2. tp://emreyalamac.cbu.edu.tr/wp-content/uploads/2017/11/Teknolojik-seramiklerin-uygulama-alanlari.pdf