İLERİ MALZEMELERİN TANIMI
İleri malzemeler katma değeri yüksek, ileri teknoloji ve bilgi gerektiren malzemeler olarak tanımlanmaktadır. Endüstriyel açıdan ileri malzemelerin kullanımı ülkelerin
gelişmişlik düzeyleri ve ekonomileri ile de paralellik arz etmektedir. İleri malzemeler birçok alanda kullanılmakta ve geniş bir yelpazeyi kapsamaktadır. Yüksek katma değere sahip olmaları nedeniyle ülke ekonomisinde itici unsur olarak rol olabilecek
söz konusu malzemeler, ülkemizin dünya pazarlarındaki rekabet gücünü arttırabilecek potansiyele sahiptir.
İleri malzemeleri en geniş anlamda “yüksek saflıkta, yüksek teknolojik performansa ve yüksek bilgi içeriğine sahip ve dünya ekonomisine giderek artan bir ölçekte
katkıda bulunan yüksek katma değerli malzemeler” olarak tanımlamak mümkündür.
Ayrıca, “20. Yüzyılın ikinci yarısında, dünya ekonomisine önemli ölçekte pazar payıyla giren seramik, polimer, metal ve kompozitler olarak yüksek safiyete, yüksek
teknik performansa ve yüksek bilgi içeriğine sahip artan entegre işlev çeşitliliği olan yüksek katma değerli malzeme” şeklinde de tanımlanmaktadır.
Günümüz sanayi sektörlerinde “İleri Malzeme Teknolojisi” olgusunun uygulamalarına bakıldığında aşağıda belirtilen çerçevede faaliyetlerin oluştuğu görülmektedir.
I) Geleneksel malzemelerin (örnek olarak çelik, demir-dışı metaller, beton, plastikler,
klasik seramikler) yeni üretim, süreç denetim ve geri kazanım teknolojileriyle, düşük
maliyet ve artan işlevlilikle, katma değerlerinin arttırılması. Bunun yanı sıra
geleneksel malzemelerin ileri teknoloji uygulamalarına entegre edilmeleri, yeni
malzeme sistemlerine uyumlu olarak performanslarının arttırılması
II) Katma değeri yüksek, yeni ve gelişmiş özelliklere sahip yüksek safiyette, yüksek
performanslı ve karmaşık işlevleri yerine getirebilecek “İleri Malzeme” uygulamaları.
Buna uygun olarak ileri üretim ve süreç denetim teknolojilerinin uygulanması (örnek
olarak “near – net shape” süreçler, kaplama teknikleri, toz metalurjisi, yeni ısıl işlem
teknikleri)
III) Henüz sanayi sektörlerinde uygulamaya geçmemiş, ancak bilimsel bulgular
itibariyle yüksek potansiyele sahip, geleceğin teknolojilerinde önemli atılımlar
yaptırabilecek uzun dönemli çalışmalar. Örnek olarak Karbon- 60, düşük basınç,
düşük sıcaklık elmas kaplamalar, intermetalikler, karbonitrür (CN) sentezi, süper
iletkenler, biyomimik malzemeler, nano-parçacık malzemeler, ultra- saf malzemeler
gibi.
Uygulama açısından yukarıda belirtilen ayırıma uygun olarak, ileri teknolojileriyle,
gelişen işlevleri, uygulamaları ve nitelikleriyle bu malzemeler grubu şu şekilde
sınıflandırılmaktadır :
1. İleri metalik malzemeler
2. İleri seramikler
3. Yeni, ileri polimerik malzemeler
4. Kompozit malzemeler
4a. Polimer Bazlı Kompozitler
4b. Metal bazlı kompozitler
4c. Seramik bazlı kompozitler
A) İLERİ METALİK MALZEMELER
Mevcut geleneksel metal malzemelere daha üstün özellikler kazandırmak amacıyla,
toz metalurjisi, vakumda ergitme gibi yeni üretim teknolojileri geliştirilmiş, mevcut
geleneksel malzemelerin yüzey kalitelerinin arttırılması için laser, kimyasal ve fiziksel
kaplamalar gibi yeni yüzey teknikleri geliştirilmiş, ayrıca yeni alaşımlamalar yapılarak
daha üstün özelliklere sahip yeni metalik malzemeler elde edilmiştir. Yeni malzemeler
üretilirken malzemeye üretim aşamasında atomik düzeyde müdahale edilerek
malzemenin yapısı kontrol edilebilmekte ve istenen tokluk, kırılganlık, sertlik, sıcaklık
dayanımı, korozyon dayanımı gibi özellikler elde edilebilmektedir.
Niobyum, vanadyum ve titanyum ile mikroalaşımlanmış çelikler, dubleks
alaşımlanmış paslanmaz çelikler, ultra-dayanımlı çelikler, nikel, kobalt ve titanyum
bazlı süper alaşımlar, intermetalik malzemeler, aluminyum lityum alaşımları gibi ileri
hafif alaşım malzemeleri önemli örneklerdir. Diğer taraftan aluminyum alaşımlarının
ve magnezyum alaşımlarının otomotiv sektöründeki uygulamaları, düşük yoğunlukta
geliştirilmiş olan aluminyum-lityum alaşımlarının havacılıktaki uygulamaları ileri
metalik malzemelerin günlük hayatımıza girişine örnek teşkil etmektedir.
Sinterleme, sıcak presleme, toz metal enjeksiyonu gibi metodlarla metal tozları
sıkıştırılarak yüksek özelliklere sahip parçalar elde edilebilmekte ve adına “toz
metalurjisi” denen yeni bir üretim teknolojisi kullanılarak ileri metalik malzemeler elde
edilebilmektedir. Benzeri şekilde vakumda ergitme yoluyla yüksek özelliklere sahip
magnezyum alaşımı parçalar üretilerek otomotiv ve havacılık sektöründe başarıyla
kullanılmaktadır.
Nikel – titanyum alaşımlarında sağlanan ve adına şekil hafızalı alaşımlar (shape
mamory alloys) denen yeni malzemeler belli sıcaklıklarda geometrik şekil değişikliği
göstermekte bu davranışı hafızasına alarak tekrarlayabilmektedir.
Ferromanyetik demir, nikel, kobalt gibi metaller üzerinde yapılan çalışmalar sonucu
yeni manyetik alaşımlar elde edilerek çok yüksek çekim kuvvetine sahip sürekli
magnetler yapılabilmektedir.
B) İLERİ SERAMİKLER
İleri seramik malzemelerin önemi sahip oldukları süper özelliklerden
kaynaklanmaktadır. İleri seramikler geleneksel seramiklere göre yapılarının daha ince
olması nedeniyle tercih edilmektedir. Günümüzde ileri seramikler için, ince
seramikler, ileri teknoloji seramikleri, yüksek performanslı seramikler, süper
seramikler, mühendislik seramikleri, ultra seramikler, hiper seramikler gibi terimler de
kullanılmaktadır. Geleneksel seramikler doğal hammaddelerden üretilirken, ileri
seramiklerin hammaddeleri sentezleme yöntemiyle yapay olarak hazırlanmaktadır.
Yapay olarak hazırlanan hammaddeler istenmeyen maddelerden arındırılmış, saf
halde ve istenen fiziksel özelliklerdedir. Yapay hammaddelerin üretiminde çoğu
zaman ileri teknoloji yöntemleri kullanılmaktadır. İleri seramikleri geleneksel
seramiklerden ayıran en önemli özelliği, ince seramiklerin pudra halinde çok ince
tozlardan üretilmeleridir. Günümüzde üretilen ileri seramiklerde, 1 mikron’un altında
tozlar kullanılmakta ve böylece tamamen yoğun seramikler üretilmektedir. İleri
seramikler başlıca Alumina (AL2O3), Zirkonya (ZrO2), Magnezya (MgO), Berilya
(BeO) gibi saf oksitlerden ve oksit olmayan seramiklerden (karbürler, nitrürler,
sülfürler, silisitler, borürler) oluşmaktadır.
İleri seramikler
a) fonksiyonel seramikler,
b) yapısal seramikler olarak; sınıflandırılmaktadır. Fonksiyonel seramikler elektronik, elektromekanik, optik, optoelektronik veya manyetik fonksiyonları olan seramikleri içermektedir. Yapısal
seramikler ise daha karmaşık olup özellikle yüksek sıcaklığa dayanıklı makine (veya
konstrüksiyon) parçalarını içermektedir.
İLERİ TEKNOLOJİ MALZEMELERİ
