Malzeme bilimi ve teknolojisi gelişmesi adına en büyük sıçramayı sanayi devriminin başlangıcı ile yapmıştır. Enerji kaynaklarının sınırlı olduğu anlaşılması üzerine insanlar alternatif seçenekler aramaya yönlenmiştir. Artan enerji ihtiyacı, silahlanma yarışı ve endüstrinin yeni malzeme arayışları insanlığı ikinci büyük bir savaşa sokmuştur. İşte “Metalik Köpük” ilk defa ikinci dünya savaşı esnasında ortaya çıkmıştır.
Metal, Metalik ve Metalik Malzeme Nedir? Ne Demektir?
Metal, yüksek elektrik ve ısı iletkenliğine sahip aynı zamanda kendine özgün parlaklığı olan gündelik hayatta sık sık kullandığımız bir nevi yapı maddesidir. Metalurji, metal bilimidir.
Metalik özellik, iyonlaşma enerji ile ters orantılıdır. İyonlaşma enerjisi düşük olan elementin elektron verme eğilimi yüksektir bu durumda aynı elementin metalik özelliği de yüksek olur.
Metalik malzeme, metal veya metal alaşımlarından elde edilen malzemelere denir.
Köpük Nedir? Ne Demektir?
Kelime anlamına baktığımızda kaynatılan, çalkalanan sıvıların yukarıdan dökülürken üzerinde oluşan hava parçacıklarıdır.
Kimyasal anlamına baktığımızda ise yapay olarak elde edilen gazların ve buharların sıvı katmanları ile buluşması sonucu hafif, yumuşak bir dolgu gereci olduğunu görmekteyiz.
Köpük, genelde sıvı içerisinde bulunan gaz/hava parçacıklarına verilen addır. Sıvının hızla katılaşması sonrasında katı köpük oluşacağını bilmemiz gerekmektedir.
Kapalı Hücreli Köpükler: Gözenekler arasında herhangi bir bağlantı yok ise kapalı hücre köpükleridir.
Açık Hücreli Köpükler: Gözenekler arasında bağlantı vardır. %80-95 oranında boşluk, %5-20 oranında malzeme bulunur.
Metalik Köpüklerin Tarihsel Gelişimi
İlk olarak, Benjamin Sosnick 1943 yılında alüminyumu civa ile birlikte köpükleştirmeyi denemiştir ve başarılı da olmuştur.
Alüminyumun ergime sıcaklığı 660 °C’dir. Civanın kaynama sıcaklığı ise 356 °C’dir. Sosnick, basınç altında alüminyum-civa karışımını ergitmiş sonrasında basıncı ortadan kaldırarak alüminyum ergime noktasında civayı buharlaştırarak tarihteki ilk metalik köpüğü elde etmiştir.
1950’li yıllara gelindiğinde viskozitenin artması ile sıvı metallerin daha kolay köpüklenebileceği anlaşılmıştır. Viskoziteyi artırabilmek için ise mevcutta bulunan eriyik içerisine oksit ilavesi yaparak eriyiğin oksitlenmesi hedeflenmiştir.
William Elliott ve Stuart Fiedler, ABD donanması için deneyler yapmaya başlamıştır ve çalışmaları başarılı olmuştur. Bunun neticesinde boyutları 10x20x0,25 cm olan paneller üretebilmek için fabrika kurulmuştur.
Metalik Köpüklerin En Çok Dikkat Çeken Özellikleri
- Hafif ve dayanıklı olması
- Enerji soğurma yetisi
- Yüksek ses yalıtımı
- Yüksek ısı iletimi
Metalik köpüklerde ilk 2 özelliği geliştirmek için diğer özelliklere kıyasla daha fazla çaba ve uğraş verilmektedir.
Metalik Köpüklerin Üretimi
Günümüzde de kullanılan iki yöntem mevcuttur. Bunlar ergitme ve toz metalurjisi yöntemleridir.
Toz metalurjisi tekniği ile metal köpük üretimini, karışımın hazırlanması, ilk gözenek oluşumu, gözenek artışı, köpük bozulması ve katılaşma olmak üzere 5 başlıkta toplayabiliriz.
Karışımın Hazırlanması: Metal tozu ve üfleme maddesi tozunun sıkıştırılması.
İlk Gözenek Oluşumu: Isının artması ile birlikte gazın açığa çıkması ve çekirdek oluşumu.
Gözenek Artışı: Sıcaklığın artışı ile birlikte çekirdek yapıların büyüyüp birleşerek köpük yapıyı oluşturmaya başlaması.
Köpük Bozulması: Gözeneklerin büyümesi/şişmesi ile bozulmalar başlar. Film tabakaları ince ve kararsız hale gelir. Kabarcıklar birleşmeye başlar.
Katılaşma: Soğutma işlemi doğru zamanda yapılmalıdır aksi durumda ani soğutmaya yol açar ve çatlak oluşumu görülür.
Not: Nikel, magnezyum, titanyum, çinko, demir gibi metallerden köpük üretimi yapılabilmektedir. Fakat genelde alüminyum tercih edilmektedir.
Metalik Köpükler Endüstride Nerelerde Kullanılabilir
- Uzay
- Havacılık
- Otomotiv
- Gemicilik
- İnşaat
Başta bu sektörler olmak üzere hafifliğin, dayanıklılığın önemli ve ön planda tutulduğu hemen hemen her sektörde kullanılabilir.
Kaynak
ŞAHİNOĞLU Ali Onur, “Metalik Köpükler”, Bilim Teknik Dergisi, 2019
GÜVEN Şevki Yılmaz, “Toz Metalurjisi ve Metalik Köpükler”, SDU Teknik Bilimler Dergisi, C:1 S:2 2011 s.22-28.
Türk Toz Metalurjisi Derneği, 2008
Ş. Can YILMAZ – benimuhendisim.com – Owner & Founder & Administrator
Öneri ve İstekleriniz İçin – info@benimuhendisim.com
Mühendislik kategorisindeki diğer makaleleri de okumanızı tavsiye ederiz!
