Seramik Lifleri
  • Seramik Lifleri

     

    Seramik lifi metal oksit i metal karpit, metal nitrit ve bunun gibi karışımlardan oluşan kolay işlenemeyen bir polikristal lif olarak tanımlanır. Bu tanımda silikon ve boron metal olarak kabul edilir. 1950’lerden sonra uzay, metal, nükleer ve kimya endüstrilerindeki gelişmeler cam liflerinden bile daha yüksek sıcaklıklara dayanabilen malzemelere ihtiyaç duyulmasını sağladı. Ayrıca uzay endüstrisinde hafif, güçlü ve sert malzemelere çeşitli mekanik konstrüksiyonlarda ihtiyaç duyuldu.

    Silkon karbit, silikon oksit, silikon nitrit ve alumina silikat gibi kolay erimeyen maddeler çok geniş kullanım alanı buldular. 1980’lerden itibaren üzerinde araştırma yapılan seramik lifleri genelde alumina, alumino silikat ve silikon karbit bazlıdır.

    Alumina bazlı seramik liflerinin en önemli üreticileri ICI (SAFIMAX), 3M (Nextel),

    Dupond (PRD-166) ve Sumitomo (ALF) ‘dur. Silikon bazlı seramik liflerinin en önemli üreticileri ise Nippon Carbon (NICALON), Dow Corning / Celanese (MPS), Ube Chemicals (TYRANO) ve Rhone Poulenc’dir. (FIBREAMIC)

    Alumina / Alumino Silikat kompozisyonlarında genel olarak iki grup bulunmaktadır.

    Birinci grup 1260 OC’ye kadar dayanıklıdır ve %40 – 50 oranında alumina içerir. Bu grubun kimyasal yapısında ufak değişiklikler yapılarak dayanımı 1400 OC’ye kadar çıkartılabilir. İkinci grubun farklı bir kristal morfolojisi vardır ve yaklaşık %70 oranında alumina içerir. Bu grup lifler 1600 OC’ye kadar dayanabilmektedir ve ticari olarak daha başarılı olmuşlardır.

    Alumina liflerinin sentezlenmesi Aluminyum CHELAT öncüsü ile herhangi bir polimer ilavesi yapılmadan gerçekleştirilir. Öncüden eriyik çekimi ile alfa – alumina elde edilir. Bu yapının 1300 santigrat derece ’deki bir ısıl işlemden sonra uniform ve sabit bir tane büyüklüğü vardır. Bu işlemden sonra lifler tetragonal zirconia şeklinde bir molekül yapısına sahip olurlar.

    Sumitomo’nun yeni aldığı bir patentte alüminyum yapıya su karıştırılarak polyanoxan (PAO) elde edilir ve bu yapı 28 OC’de %35 bağıl nemde çekilerek öncü yapı elde edilir. Silikon karbit bazlı filament iplikler Yajima ve arkadaşları tarafından geliştirilmiş ve Nippon Carbon tarafından Nicalon adı ile 1981’de piyasaya sunulmuştur.

    Seramik liflerinin en önemli özellikleri yüksek mukavemetleri, yüksek modülleri, ısı yalıtkanlıkları ile ısıl ve fiziksel etkilere karşı yüksek dayanımlarıdır. Seramik lifleri bazen 1800 OC’nin bile üzerinde ve uzun süreli işlemlerde iyi dayanım gösterirler. Küçük çaplı seramik lifleri metal, cam ve seramik güçlendirici malzeme olarak ilgi görmektedirler.

    Sıcaklıklardaki uzun süreli işlemlerde mekanik özellikleri yönünden kayba uğrarlar.

    Seramik lifi kompozitlerinin özellikleri lif ve matris özellikleri ile liflerin birbiri arasındaki ilişkiye bağlıdır. Yüksek modüllü lifler genelde kırılgandır ve küçük çapları vardır (10 – 20 Mm). Bu özellikleri hasarsız olarak lifleri çeşitli özellikleri açısından test etmeyi zora sokar.

    Alumina bazlı seramik lifi kompozitleri yüksek sıcaklıklarda çok iyi bir sürtme dayanımı sağlarlar.

    Alumina / zirconia tipi seramik liflerin (PRD – 166) ölçümlerinde young modülleri 380 Gpa ve kopma mukavemetleri de 1.2 Gpa bulunmuştur. Bu lif 1400 OC’nin üzerindeki sıcaklıklarda mukavemetinin %35’ini hemen kaybetmektedir. Fakat müteakip 100 saat içerisinde mukavemet kaybı olmamaktadır. Silikon karbit lifi normalde çok kırılgan bir liftir.

    Yüksek sıcaklıktaki mekanik performansına, akışkan gazlara ve kimyasal dayanımlarına istinaden seramik liflerinin çok çeşitli kullanım alanları vardır.

    1. Yüksek mukavemet, sertlik ve yüksek ısı yalıtkanlığı gerektiren kompozit teknolojileri
    2. Uzun süreli ısı izolasyonu
    3. Yüksek sıcaklıkta gaz filtrasyonu

    Seramik lifleri uzay ve kimya endüstrisinde güçlendirici malzeme olarak sıklıkla kullanılmaktadır. En büyük kullanım alanlarından biri yüksek sıcaklıkta zorlanmaya uğrayan metal konstrüksiyonlardır. Motor teknolojisi buna örnek gösterilebilir. Diğer ilginç uygulamalar yanma odaları, yüzey stabilizasyonu, genişleme yuvaları ve çeşitli kasklardır.

    Birçok hafif seramik lifi kompozitleri yüksek sıcaklığa dayanım özelliği sağlamaktadır.

    Yazan Pazartesi, 06 Nisan 2020 16:20 in Tekstil Lifleri Okunma 93 defa