GENEL BİLGİLER
Metalik cam, çekirdek oluşumunun ve kristal büyümesinin engellenmesi amacıyla sıvı metalin ergime sıcaklığından cam geçiş sıcaklığına ani soğutulması sonucunda elde edilmektedir. Böylelikle kristal yapı oluşumu engellenir ve amorf yapı oluşturulur. Yüksek korozyon dayanımları, yüksek aşınma, yüksek elastiklik değerleri ve yüksek sertlik değerinden dolayı amorf yapıdaki bu malzemeler, son yıllarda tüm dikkatleri üzerine çekmiştir ve dünyada birçok önemli araştırma kuruluşlarında çalışılmaktadırlar.
Çok bileşenli alaşımların keşfedilmesi ile döküm yoluyla amorf yapıda iri hacimli metalik camların (İHMC) üretimine başlanmıştır. Amorf metalik camların bahsedilen önemli avantajları yanında dezavantajı ise, kristal malzemeler ile kıyaslandığında, plastik şekil değişiminin zayıf olmasıdır.
Son yüzyıllarda insanoğlunun inşa ettiği dünyada malzeme cephesinde iki büyük devrim gerçekleştirilmiştir. Bunlardan birincisi çelik malzemelerdir. İkinci dünya savaşının sonlarında plastik ve cam malzeme özelliklerinin geliştirilmesi ve kullanım alanlarındaki artış ikinci büyük devrim olarak değerlendirilmektedir. Tüm bunlara ek olarak malzemedeki üçüncü devrim ise şimdiye kadar bilinen malzeme özelliklerinden daha üstün özelliklere sahip olan “metalik camlar” ile gerçekleşmiştir. Çeliğin dayanımıyla ve plastiklerin esneklik özellikleriyle günümüzde ileri teknoloji birçok ürün geliştirilmiştir. Üçüncü nesil olan metalik cam malzemeler ise her iki özelliği daha iyi sonuçlarla bizlere sunmaktadırlar.
Metalik camlar geleneksel malzemelere göre 2-3 kat yüksek dayanıma sahiptirler. Diğer malzemeler için %0.2 olarak belirlenen elastik gerinim sınırı metalik camlarda %2 civarındadır.
Metalik cam, kristalin fazların çekirdeklenme ve büyümesinin engellenmesi amacıyla sıvı metalin yüksek hızlarda (106-108 K/s) soğutulması sonucunda elde edilmektedir. Hızlı soğutma sonucunda uzun ölçekte atomik düzenden yoksun amorf yapı oluşur. Metalik camdaki amorf yapının sorumlu olduğu üstün mekanik, manyetik ve korozyon davranışları, araştırmacıların bu malzemeyi yoğun olarak çalışmalarına sebep olmuştur.
Şerit halinde üretilen metalik camlar üstün iletkenlik değerlerine ve magnetik özelliklere sahip oldukları için çok yaygın kullanım alanına sahiptirler. Bu alaşımların yüksek doyum indüksiyonu ve düşük histerisis kayıpları vardır. 100-200 μm kalınlığındaki şerit metalik cam alaşımlar manyetik uygulamalarında, özellikle alternatif akım güç trafolarında ferrit (saf demir) yerine çekirdek olarak; alçak frekans trafolarında, motorlarda, elektrik ve elektronik alet ve şebekelerindeki aç kapa düğmelerinde, manyetik yükselteçlerde ve doğrultucularda, doğrusal ivmelendiricilerde ve alarm sistemlerinde kullanılmaktadır.
İHMC çoğunlukla elektronik cihazların kasalarında kullanılmaktadır. Ezilmeye karşı direnç (Ti, Al alaşımlarından daha dayanıklı), sağlamlık, çizilmeye karşı direnç ve hafiflik gibi özellikleri nedeniyle USB hafıza sürücülerinde, MP3 oynatıcılarda, cep telefonlarında ve barkot tarayıcılarda kullanılmaktadır.
Bu yeni malzemenin savunma sanayindeki uygulamaları da gelecek vaat etmektedir. Amerikan Ordu Araştırma Bölümü’nün desteklediği çalışma ile biyolojik olarak zehirli olduğundan kuşku duyulan uranyum nüfuz edicinin yerini alacak metalik cam zırha nüfuz ediciler geliştirilmeye çalışılmaktadır. Ticari olarak ilgi çeken diğer bir alan ise İHMC malzemelerin yüksek derecede biyo uyumlu, alerjik olmayan şeklinin protezler ve cerrahi cihazlar gibi tıbbi bileşenlerde. Kullanımıdır. 2001 yılında uzaya fırlatılan NASA’nın Genesis uzay aracının güneş parçacığı toplayıcılarından biri yeni bir İHMC’dan üretilmiştir. İHMC’ın ilgi çektiği en son endüstrilerden biri de kuyumculuktur. Bu malzeme hem yeterince sert ve çizilmeye karşı dirençlidir hem de uzun süre parlaklığını korur. Ayrıca İHMC’ın nihai şekline doğrulukla dökümünün mümkün olması tasarımcıların geleneksel metallerle elde edemedikleri benzersiz şekilleri elde etmelerini sağlamaktadır.
Metalik camların bahsedilen önemli avantajlarının yanında dezavantajları ise; büyük hacimlerde elde edilmelerindeki zorluklardır. Diğer malzemelerle kıyaslandıklarında, plastik şekil değişimleri zayıftır. Metalik camların gelecek vadeden özellikleri, malzeme bilimcilerin düşük soğutma hızlarında cam oluşturacak ve böylece iri hacimde üretilmelerini mümkün kılacak yeni alaşımları araştırmasına yol açmıştır.
Bu yazıda, metalik camların önemini anlamak amacıyla öncelikle metalik cam alaşımlarla ilgili bilgi verilecek, ardından amorf yapı elde ediniminde karşılaşılan güçlükler ve çözüm metotları açıklanacaktır. Metalik camların plastiklik özelliklerinin geliştirilmesine yönelik iri hacimli kompozit metalik cam (İHKMC) üretimi üzerine çalışmalar özetlenecektir.
Metalik Camın Tanımı
Katı maddeler 2 grupta sınıflandırılırlar. Bunlardan birincisi kısa ve uzun mesafeli, tekrarlanan ve düzenli yapı olan kristal yapı (a), ikincisi ise kısa mesafeli atomik düzene sahip ve tekrarlanamayan amorf yapıdır (b).
Amorf yapıya sahip malzemelerin kristal yapıya sahip malzemelere göre dayanım, sertlik, tokluk ve elastiklik değerleri ile korozyon ve aşınma dirençleri daha yüksektir.
Amorf yapıların X-ışını difraksiyonunda (XRD) belirgin keskin pikler gözlenemez. Bu yapılarda küçük açı saçılmalarında, komşu atomlar arası saçılmaların geniş pik izleri görülmektedir. Kristal yapılı katılarda ise Bragg pikleri gözlenmektedir. X ışını paternindeki her bir pik periyodikliği nedeniyle kristalin uzun mesafeli düzenli yapısı olduğuna işaret etmektedir.
Metalik Camın Tarihçesi
İlk metalik cam Duwez ve arkadaşlarının hızlı soğutma yöntemlerini geliştirmeleri sonucunda rapor edilmiştir. Metal üretim süreçlerinin ilk zamanlarından itibaren istenilen özelliklere ulaşmak için metallere hızlı soğutma uygulanmıştır. Ancak ulaşılan soğutma hızlarının sınırlı olması ince ergimiş bir tabakanın üretilmesini ve bunun aniden soğuk, yüksek derecede iletken bir yüzeyle temas ettirilmesini zorunlu kılmıştır. Duwez ve arkadaşları, ilk metalik camı bu prensibi içeren bir yöntemle elde etmişlerdir. Sıvı damla inert atmosfer altında reaktif olmayan krozede ergitilmektedir. Eriyik, aniden hem damlayı parçalara bölen hem de bu damlaları soğuk bakır yüzeye doğru hızlandıran ultra ses şoku dalgasına maruz bırakılmaktadır. Mikron boyutundaki damlalar altlığa çarpıp yayılırlar ve bakır şeride ısının iletilmesi ile katılaşmaktadır. Bu yöntem tabanca soğutma olarak isimlendirilmektedir.
Bu yöntem ile düzensiz şekle sahip numuneler üretilmektedir fakat 106-108 K/s soğutma hızlarına ulaşmak açısından başarılıdır. Yüksek soğutma hızları ve boyutsal kısıtlamalar nedeniyle 1990’lara kadar metalik camlar sadece şerit ve levha halinde üretilmişlerdir. Çok bileşenli alaşımların keşfedilmesi, bu alanda bir dönüm noktası olmuş ve metalik camların iri hacimde, geleneksel ergitme ve döküm yöntemleriyle elde edilmelerini mümkün kılmıştır. Literatürde milimetrik boyutlarda üretilen metalik cam parça iri hacimli olarak nitelendirilmiştir.
İlk İHMC Chen tarafından 1974’te elde edilen Pd-Cu-Si alaşımıdır.
Metalik camların gelecek vadeden özellikleri, malzeme bilimcilerin düşük soğutma hızlarında cam oluşturacak ve böylece iri hacimde üretilmelerini mümkün kılacak yeni alaşımları araştırmasına yol açmıştır. 1980’lerin sonlarına doğru, Tohoku Üniversitesi’nden Inoue ve arkadaşları nadir toprak elementleri ile alüminyum ve demirli metalleri araştırmışlardır. Daha düşük hızlarda soğutma yapılmasına çalışılırken, Ln-Al-Ni ve Ln-Al-Cu alaşımlarında olağanüstü cam oluşturma kabiliyeti saptanmıştır [10-12]. Alaşım eriyiğini, su soğutmalı Cu kalıplara dökerek birkaç milimetre kalınlığında tamamen camsı çubuklar elde etmişlerdir. 1991’de aynı grup, camsı Mg-Cu-Y ve Mg-Ni-Y alaşımlarını geliştirmişlerdir. Aynı zamanlarda, yüksek cam oluşturma kabiliyetine ve ısıl kararlılığa sahip Zr-esaslı Zr-Al-Ni-Cu alaşımlarını geliştirmişlerdir.
1993’te, Caltech’ten Peker ve Johnson birkaç santimetre kritik döküm kalınlığına sahip Vitreloy 1 beşli alaşımını (Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10.Be22.5) geliştirmişlerdir. 1997’de Inoue’nin grubu, Pd40.Ni40.P20 alaşımını tekrar ele almış ve kritik döküm kalınlığı 72 mm olan Pd-Cu-Ni-P alaşımını geliştirmişlerdir. Pd-Cu-Ni-P ailesi şimdiye kadar bilinen en yüksek cam oluşturma kabiliyetine sahip metalik sistemdir. Son zamanlarda araştırmalar, metalik camların zayıf olan plastiklik özelliğini geliştirmek için metalik cam kompozit üretimi üzerinde yoğunlaşmıştır.
Camlaşma Kabiliyeti
İlk zamanlarda, İHMC geliştirilmesine yönelik çalışmalar daha çok deneme-yanılma yöntemiyle ilerlerken araştırmacılar zamanla elementel bileşimin doğru seçimiyle daha düşük soğutma hızlarında amorf alaşım elde edilebileceklerinin farkına varmışlardır. Yüksek cam oluşturma kabiliyetine sahip alaşım sistemlerini tahmin edebilmek için camlaşma kabiliyetini anlamak kritik bir önem taşımaktadır.
Hızlı soğutma ile amorf yapı oluşturmak için, Tm ve Tg arasında kristalin fazın çekirdeklenme ve büyüme reaksiyonlarını baskılamak gerekir. Geleneksel metalik camların kritik soğutma hızı (Rc) oksit camlara göre çok yüksektir. Fe-, Co-, Niesaslı amorf alaşımlar için kritik soğutma hızının 104K/s, Pdve Pt-bazlı amorf alaşımlar için 102 K/s’nin üzerinde olduğu rapor edilmiştir. Alaşımların cam oluşturma kabiliyetini belirlemek için dönüşüm sıcaklıkları olan, ergime sıcaklığı (Tm), cam geçiş sıcaklığı (Tg) ve kristalizasyon sıcaklığı (Tx) kullanılarak çeşitli kriterler geliştirilmeye çalışılmıştır.
Turnbull, cam geçiş sıcaklığının cam oluşturma kabiliyetini tahmin etmedeki önemine dikkat çekmiştir. İndirgenmiş cam geçiş sıcaklığı 0.55’ten 0.66’ya yükselince cam oluşumu için gerekli soğutma hızı düşmekte ve böylece daha düşük soğutma hızlarında, daha kalın camlar sentezlenebilmektedir. Diğer parametre ΔTx (soğutma hızı) Inoue tarafından sunulmuştur. Bu parametre aşırı soğutulmuş sıvı bölgesini gösterir ve ne kadar geniş olursa cam oluşturma kabiliyeti o kadar yüksek olur. Cam oluşturma kabiliyeti alaşımın cam geçiş sıcaklığının ergime sıcaklığına oranına (Trg=Tg /Tm ), ΔTx ve kalınlık değerleri ile ilişkilidir. Cam geçiş sıcaklığının yüksek olması daha büyük çaplarda amorf yapı elde edinimini ve alaşımın daha yüksek sıcaklarda kullanılabilmesini sağlamaktadır.
Turnbull çalışmalarıyla metalik cam ile ilgili bilgi birikimine önemli katkı sağlamıştır. Metalik camlar ile metalik olmayan camlar (silikatlar, seramik camlar ve polimerler) arasındaki benzerlikleri ortaya koymuştur. Geleneksel cam oluşturan eriyiklerde görülen cam geçişin, hızlı soğutulmuş metalik camlarda da gözlendiğini tespit etmiştir. Turnbull, Trg’nin alaşımların cam oluşturma kabiliyetini belirlemek için bir kriter olarak kullanılabileceğini öne sürmüştür. Bu oran indirgenmiş cam geçiş sıcaklığı olarak bilinir. Turnbull’un kriterine göre, Tg /Tm=2/3 olan bir sıvı zor kristallenir ve sadece çok dar bir sıcaklık aralığında kristalize olabilir. Bu tür bir sıvı, camsı duruma düşük soğutma hızı ile kolayca soğutulabilir. Bu kriter, İHMC’ların geliştirilmesinde anahtar rol oynamıştır.
Görüldüğü gibi düşük soğutma hızlarıyla bile İHMC elde edilebilmesi, metalik camların büyük hacimlerde elde edilebilmelerine olanak tanır. İHMC’ların döküm kalınlığının yıllar boyunca yapılan çalışmalara bağlı olarak iyileştirilmesi gösterilmiştir. 1960 yıllarda İHMC sadece 0.01 cm kalınlığında üretilebirlerken 2000’li yıllarda döküm kalınlıkları 10 cm civarındadır.
İri hacimli cam oluşturan alaşım ailelerini ve bileşim aralıklarını belirleyen tahmini bir modelin olmaması bilimsel bir çıkmazdır. Hâlâ alaşımların geliştirilmesi çoğunlukla deneyim ve gözleme dayalıdır. Ancak Inoue tarafından sunulan basit empirik kurallar çoğunluk tarafından kabul görmüştür ve camlaşma kabiliyetinde kritik rol oynamaktadır. Bunlar: alaşım sistemi üçten fazla element içermelidir (karışım prensibi), ana bileşen elementler arasında yüksek atomik boyut farkı %12’nin üstünde olmalıdır ve elementler birbiriyle negatif karışma entalpisi göstermelidir.
Atomik boyut farkına sahip elementler, daha zor kristallenen karmaşık bir yapıya sebep olurlar. Zirkonyum atomundan çok küçük olan berilyumun, Zr-bazlı alaşıma eklenmesi alaşımın cam oluşturma kabiliyetini belirgin bir şekilde arttırır. Bunların dışında düşük sıcaklıklarda kararlı sıvı oluşturan derin ötektiğe sahip alaşımların yüksek cam oluşturma kabiliyetine sahip olduğu bilinmektedir. Fe, Co, Ni ve Cu bazlı alaşımların camlaşma kabiliyetleri oldukça yüksektir.
Metalik Camların Mekanik Özellikleri
Metalik cam yüksek kuvvet altında önce yüksek mekanik dayanım gösterir daha sonra ise esneyerek karşılık verir, kuvvet etkisi kalktığında ise hiçbir deformasyona uğramadan eski halini alır. Polimer malzemeler de bu özelliklere sahiptirler, ancak metalik camlar atomik ölçekte metalden farksız davranırlar ve iletkenlik özellikleri son derece iyidir. Kristalin metal malzemeler için elastik gerinim sınırı %0.2 olarak belirlenmiş olup, metalik camlarda bu değer %2 civarındadır.
Diğer şeklimizde ise İHMC’ların dayanım ve sertlik değerleri diğer metal gruplarıyla karşılaştırılmıştır. İHMC’ların dayanım değeri çelik, alüminyum ve titanyum alaşımların mukavemet değerlerinin 3 katı civarındadır (a). Bazı İHMC alaşım gruplarının sertlik değerlerinin de diğer metal alaşım gruplarından yüksek olduğu görülmektedir (b).
Metalik camların avantajları; yüksek akma dayanımı, yüksek sek sertlik, yüksek dayanım/ağırlık oranı (spesifik dayanım), yüksek elastik limit, yüksek korozyon dayanımı, yüksek aşınma dayanımı, özgün akustik özellikler, biyo-uyumlu olmalarıdır.
Dezavantajları ise; büyük hacimlerde elde edilmeleri zordur, camsı geçiş sıcaklığının üzerinde kullanılamazlar. Kristalin malzemelerle kıyaslandığında, plastik şekil değişimi zayıftır.
Metalik Camların Üretimi
Metalik camlar, eriyik döndürme tekniği ile şerit olarak vakumlu
veya düzlem akışlı döküm teknikleri ile katı metal formunda iri hacimli olarak üretilmektedirler.
Metalik cam üretiminde esas olan hızlı katılaştırma yöntemidir. Yaygın olmamakla birlikte mekanik alaşımlama, öğütme [19], lazer ve elektron ile bombardıman metodu gibi teknikler kullanılarak da metalik cam elde edilebilmektedir. Bu tür üretimler atomik yapıyı ve atomların örgüde ki sayısını ve sıralanışını bozduğu için amorf metalik cam üretim teknikleri olarak literatürde yerini almıştır. Ancak bu üretimler hem ekonomik değildir hem de seri üretim kısıtlıdır. Bu sebeple hızlı katılaştırma tekniği ile üretim esas alınmıştır.
Şerit ya da iri hacimli metalik cam dökümünden önce, dökümde kullanılacak ana alaşım hazırlanmalıdır. Ana alaşım %99 ile %99.9 saflıkta elementleri içermektedir. Elementlerin ergitilmesi genellikle 2 çeşit fırında yapılmaktadır. Bunlardan birincisi vakum ark fırınıdır. Ergitme, tungsten uçların oluşturduğu arkın sıcaklığı ile soğutmalı bakır haznenin içindeki tabletlerin ısıtılması sonucunda gerçekleştirilmektedir. Bakır haznelerin içinde su sirkülasyonu mevcuttur ve hızlı soğuma gerçekleşmektedir. Diğer yöntemde ise fırında alaşım aynı şekilde bakır haznede hızlı soğuma ile hazırlanmaktadır. Ancak burada bakır hazne indüksiyon bobini içine yerleştirilmiş olup, tüm sistem kapalı kuartz bir tüpün içinde yer almaktadır.
Hazırlanan ana alaşımdan şerit elde edilmek isteniyorsa soğuk dönen disk metotları uygulanmaktadır. Bunların arasında en yaygın olarak kullanılanı sıvı metal savurma metodudur ve şekilde gösterilmektedir. Bu metotta sıvı metal içinde eritildiği kuartz krozede bulunmaktadır. Eritilen alaşım yüksek
basınç ile krozenin altındaki delikten belirli açılarla ve uygun hızlarla soğuk disk üzerine püskürtülmektedir. IHMC üretiminde ise bakır kalıp döküm metodu kullanılmaktadır. Burada ana alaşım yine kuartz kroze içerisine yerleştirilmektedir
Diğer şekilde ise, eritilen alaşım yüksek basınç ile krozenin altındaki delikten belirli açılarla ve uygun hızlarla soğuk bakır kalıp içine fırlatılır.
İri Hacimli Kompozit Metalik Camların (İHKMC) Üretimi
Günümüzde araştırmalar, metalik camları daha büyük boyutlarda üretmeye ve yapılarını anlamaya odaklanmıştır. Literatürde karşılaşılan ve altı çizilen en büyük problem bu malzemelerin büyük hacimde elde edilememeleridir. Malzeme miktarındaki artış ile ani soğuma hızları düşmekte ve bunun sonucu olarak tamamı amorf yapı elde edilmesi zorlaşmaktadır.
İHMC’ların plastiklik özelliğini artırmak için son yıllarda yapılan çalışmaların çoğu metalik cam kompozitler üzerinde yoğunlaşmıştır. Amorf matrise güçlendirici sünek kristalin fazın ilave edilmesiyle çeşitli İHMC elde edilmiştir.
Amorf yapı içinde bu nano kristal fazları oluşturabilmek için çeşitli yöntemlerden denenmektedir. Döküm sırasında döküm parametreleri (döküm hızı, soğuma hızı vb.) üzerinde değişikliklikler yapılarak kristal faz oluşumu sağlanabilmektedir. Ancak bu yöntem tamamıyla deneme-yanılmadan oluşmaktadır. Hem çok vakit almakta hem de maliyeti yüksek olmaktadır. Diğer bir yöntem ise dökümde elde edilen tamamen amorf yapıdaki alaşıma kontrollü ısıl işlem uygulamaktır. Kontrollü ısıl işlem sırasında amorf yapı içerisinde nano boyutlu kristaller elde edilmektedir.
Kristal boyutu 20 nm’nin altına indiğinde, atomların çoğu kristal veya ara yüze sınırlarında bulunmaktadır. Bu durumda büyük kristalli alaşımlarda görülen kristal kusurları oluşmamaktadır. Nano kristalin alaşımlar, mikro boyutlu kristal alaşımlara oranla akma ve süper esneklik özelliklerini daha düşük sıcaklıklarda göstermektedirler. Denetimli ısıl işlem yönteminde tamamı amorf alaşım termokupl ile sıcaklığı kontrol edilen bir üniteye yerleştirilip alaşım kristalizasyon değişim sıcaklığı civarlarına kadar ısıtılmaktadır. Bu sıcaklık artışı sırasında alaşımın XRD paternleri belirli aralıklarla alınmaktadır. Kristalizasyonun başladığı sıcaklık değerlerinde amorf paternin ilk değişim gösterdiği XRD paternlere karşılık gelen sıcaklıklarda alaşım soğutulmaya başlanmaktadır. Denetimli ısıl işlem yöntemi ile amorf yapı içerisinde nano boyutlu kristal fazlar oluşturulabilmektedir. Oluşturulan iri hacimli kompozit metalik camların (İHKMC) plastiklik özellikleri büyük ölçüde iyileşmektedir.
İri Hacimli Kompozit Metalik Camların (İHKMC) Mekanik Özellikleri
İHMC’ların kristalin alaşımlar ile karşılaştırılması sonucunda metalik camların dayanım değerlerinin geleneksel kristalin metallerden birkaç kat fazla olduğu tespit edilmiştir. 2004 yılında Inoue ve arkadaşlarının sentezlediği Co43.Fe20.Ta5.5B31.5 metalik cam alaşımı 5185 MPa kırılma dayanımı ile en yüksek mukavemete sahip alaşımdır. Ancak şekilde görüldüğü gibi alaşımın plastik şekil değişimi çok zayıftır. Co43.Fe20.Ta5.5B31.5 İHMC, bakır kalıba döküm yöntemi ile 2 mm döküm çapında tamamen amorf olarak elde edilmiştir.
İHMC’ların plastik özelliğini iyileştirmede Zr ve Cu esaslı iki metalik cam sistemlerinde birçok çalışmalar yapılmıştır. Şekilde literatürde tamamen amorf IHMC ve İHKMC Zr56.2Ti3.8Nb5.Cu6.9Ni5.6Be12.5 alaşımlarının dayanım ve gerinimi sırasıyla a ve b olarak gösterilmektedir. Kompozit alaşımın plastiklik özelliğindeki iyileşme rapor edilmiştir. Tamamı amorf yapı %10 gerinime sahipken, kompozit alaşımın gerinimi %15’lere ulaşmıştır. Her iki alaşımın dayanım değerleri değişim göstermemektedir. Ancak plastik özellik kompozit alaşımda %50 artış göstermektedir.
Plastiklik özelliği iyileştirilen diğer bir alaşım ise İHKMC Cu50Zr45Ti5 alaşımıdır. Şekilde tamamı amorf ve nano kristallerden oluşturulmuş kısmen amorf alaşımların plastiklik değerleri (a) karşılaştırılmıştır. XRD paternleri (b)
alaşımların amorfizasyonunu göstermektedir. Döküm kalınlığının artmasıyla değişen soğuma hızına bağlı olarak tamamı amorf olmayan kompozit alaşım elde edilmiştir. Elde edilen bu alaşımın plastiklik özelliği, tamamen amorf yapıya göre %80 iyileştirilmiştir.
SONUÇ
Geleceğin malzemesi olarak tanımlanan metalik cam alaşımları geliştirmek ve dezavantajlarını gidermek için çok kapsamlı farklı araştırmalar yapılmaktadır. Tüm bu araştırmalar arasındaki en önemli çalışmalar, yüksek dayanımlı İHMC’ların plastiklik özelliği geliştirilerek, yeni İHMC malzeme tasarımı ve üretimine dayanmaktadır. Bahsedilen tasarımın temeli; tamamen amorf malzeme içerisinde nano boyutlu fazların oluşumunu sağlayarak amorf yapı özelliklerinde kompozit alaşımlar geliştirmektir. Geliştirilecek İHKMC hem polimer malzemelerin elastik özelliklerine sahip olacak hem de çelikten daha yüksek dayanımlı olacaklardır. Bahsedilen her iki özelliği de içinde barındıran İHKMC malzemelerin cep telefonu, bigisayar vb. gibi elektronik cihazların koruma amaçlı kılıf ve kasalarında yer alabilmektedir. Bu kılıf ve kasalar alternatif malzemelerle kıyaslandığında (Ti, Al) hem daha dayanıklı hem de daha hafiftirler. Tüm bunlara ek olarak kompozit metalik camların geliştirilmesi otomotiv sektörü için de oldukça önemlidir.
İHKMC’ların uygun katkı elementleri yardımıyla plastiklik özelliklerinin geliştirilmesi, taşıtlarda darbe anında kaportanın kırılması yerine, bükülmesini sağlayabilir. Araçların önden çarpması durumunda çarpışma enerjisini emerek deformasyonun sürücü ve yolcu bölgesine ilerlemesini azaltan tampon arkasında bulunan darbe emici ya da çarpma kutusu olarak adlandırılan enerji sönümlendiricilerin üretimi için alternatif malzeme araştırmaları pasif güvenlik önlemleri için önemli rol oynamaktadır. Her ne kadar günümüzde metalik camlarda gelinen son nokta bu malzemelerin
araçlarda kullanımını mümkün kılmasa da, bu malzemelerin özelliklerinin hızla geliştiriliyor olması yakın gelecekte otomotiv sektöründe de önemli alternatif malzemeler arasında yer alacağını göstermektedir.
Tolga KARANFİL