Malzemeleri Prof. Dr. Ayşegül akdoğan eker


Download 95.39 Kb.
Sana08.07.2018
Hajmi95.39 Kb.

1

İLERİ TEKNOLOJİ

MALZEMELERİ

Prof.Dr.Ayşegül AKDOĞAN EKER

İLERİ TEKNOLOJİ MALZEMELERİ

Malzeme sektörü, ekonomide tüm 

faaliyetlere girdi sağlayan temel 

alanlardan biridir. 

Bu niteliği açısından mikro-

elektronik, biyoteknoloji ve 

nanoteknoloji ile birlikte sınai 

üretimin karakterini dönüştürecek 

ana teknolojik alanlardan biri olarak 

kabul edilmektedir.

İLERİ TEKNOLOJİ MALZEMELERİ

Savunma, havacılık, mikro-elektronik, 

iletişim ve otomotiv sektörlerinde 

kullanılacak ileri malzemelerin ortaya 

çıkışı; malzeme biliminin bu    

gereksinimleri karşılayabilecek çok 

disiplinli, proses ağırlıklı bir alana 

dönüşmesiyle birlikte ilerlemektedir. 


2

İLERİ TEKNOLOJİ MALZEMELERİ

Bu bağlamda polimerik ve kompozit 

malzemeler, akıllı ve işlevsel 

malzemeler, opto-elektronik 

malzemeler gibi önümüzdeki 

yıllarda önemli çekim alanları

oluşturacak ileri malzeme alanları, 

ülkemiz için de önemli fırsat 

alanlarıdır.

İLERİ TEKNOLOJİ MALZEMELERİ

Ülkemizde bu yaklaşım sonunda belirlenmiş

olan malzeme kapsamındaki stratejik 

teknoloji alanları şunlardır:

Bor Teknolojileri

Polimerik Malzeme Teknolojileri

Kompozit Malzeme Teknolojileri

Hafif ve Yüksek Mukavemetli Malzeme 

Teknolojileri

Akıllı Malzeme Teknolojileri

Manyetik, Elektronik ve Opto-elektronik Malzeme 

Teknolojileri

İLERİ TEKNOLOJİ MALZEMELERİ



BOR TEKNOLOJİLERİ

Bor minerallerinin insanlık tarihi boyunca 

kullanıldığını bilinmektedir (örnek: Eski Mısır 

Uygarlığında mumyalama işlemlerinde uzun 

dönemli koruma ve çürümeye karşı özellikleri 

dikkate alınarak farklı bor tuzlarının kullanıldığı

tespit edilmiştir). 


3

İLERİ TEKNOLOJİ MALZEMELERİ

Dünya ölçüsünde bilimsel ve 

teknolojik gelişmelerin getirdiği 

çağdaş uygulamalara baktığımızda:

Bor ürünlerinin; tekstil elyaflarından 

camlara, nükleer uygulamalardan 

yeni ve ileri mıknatıslara hatta 

gübrelere kadar çok büyük bir 

yelpazede kullanıldığını

görmekteyiz. 

İLERİ TEKNOLOJİ MALZEMELERİ

Bu bakımdan, bor mineralinden 

hammadde girdisi olarak başlayan 

uygulama ve etkinlikler pek çok sektör ve 

teknoloji alanını yakından ve doğrudan 

ilgilendiren bir “tekno-ekonomik” unsur 

haline gelmiştir. 

Ülkemizin sahip olduğu bor yatakları

zenginliği göz önünde bulundurulduğunda 

bunun son derece önemli, hayati ve 

stratejik bir kaynak olarak 

değerlendirilmesi gereği açıkça 

görülmektedir 

İLERİ TEKNOLOJİ MALZEMELERİ

Bor mineralinden, hammadde girdisi 

olarak başlayan uygulama ve etkinlikler 

pek çok sektör ve teknoloji alanını

yakından ve doğrudan ilgilendiren bir 

“tekno-ekonomik” unsur haline gelmiştir. 

Ülkemizin sahip olduğu bor yatakları

zenginliği göz önünde bulundurulduğunda 

bunun son derece önemli, hayati ve 

stratejik bir kaynak olarak 

değerlendirilmesi gereği açıkça 

görülmektedir 



4

İLERİ TEKNOLOJİ MALZEMELERİ



POLİMERİK MALZEME 

TEKNOLOJİLERİ

Dünya petrokimya sektörünün imkan ve 

kapasitelerine dayalı olarak plastik sanayii 

içerisinde gelişen ileri plastik ve polimerik 

malzemeler, çağdaş teknolojilerde yaygın 

kullanım alanı bulmaktadır. 

İLERİ TEKNOLOJİ MALZEMELERİ

Tüketim plastikleri olarak bilinen ve 

yaygın olarak 1930’lu yıllardan beri 

kullanılan polietilen, polistiren ve polivinil 

klorür (PVC) gibi malzemelerin yanı sıra 

"Mühendislik Plastikleri" olarak 

tanımlanan asetaller (polioksimetilen), 

ABS (akrilonitril-butadien-stiren), 

polikarbonatlar, polifenilen eterler ve 

oksitler, poliamidler, termoplastik 

poliyesterler gibi malzemeler 

bulunmaktadır. 

İLERİ TEKNOLOJİ MALZEMELERİ

Ayrıca polipropilen gibi plastikler de 

elektronik, ısıl, medikal ve kimyasal 

ortamlardaki yüksek teknoloji 

uygulamalarında kullanılmaktadır. 

"Yüksek Performans Mühendislik 

Polimerleri" olarak polifenilen 

sülfitler, polieterketonler, 

polisulfonlar, sıvı kristal polimerleri 

ve poliimidler bulunmaktadır. 



5

İLERİ TEKNOLOJİ MALZEMELERİ

Ayrıca polipropilen gibi plastikler de 

elektronik, ısıl, medikal ve kimyasal 

ortamlardaki yüksek teknoloji 

uygulamalarında kullanılmaktadır. 

"Yüksek Performans Mühendislik 

Polimerleri" olarak polifenilen sülfitler, 

polieterketonler, polisulfonlar, sıvı kristal 

polimerleri ve poliimidler bulunmaktadır. 

Termoplastik Polimerik  malzemelerin 

genel olarak sınıflandırılması aşağıdaki 

tabloda verilmektedir

.

süreci kompleks; 



özellikler 

kristal polimerleri 

Polimerizasyon 

özellikler, elektriksel 

polietereterketon, sıvı

proses teçhizatı; 

üstün mukavemet, optik 

imid, poliamid-imid, 

başına) 

yüksek 


gerekli; Hassas 

Süper ısıl dayanım, çok 

polisulfon, polieter-

ton (bölge 

Çok 

sıcaklık ekipmanı



Polimerleri 

Polifenilen sülfit, 

0.1-10 bin 

Yüksek 


>200oC 

Çok yüksek 



Yüksek Performans 

tereftalat,polibutilen tereftalat, 

ABS 

elektriksel özellikler 



polikarbonat, polietilen 

başına) 


teknolojisi 

üstün korozyon dayanımı, 

polifenilen oksit, 

ton (bölge 

sınırlı proses 

mukavemet, dayanıklılık, 

Poliamidler, Poliasetaller, 

modifiye 

40-100 bin 

Orta 


ölçe

kte 


130-140oC -

200oC 


Yüksek sıcaklık ekipmanı

gerekli, 



Mühendislik Polimerleri Üstün 

ısıl dayanım, 

şartları


süreçler 

polipropilen 

esnek üretim 

düşük maliyet ve kolay 

PVC, düşük yoğun polietilen, 

yüksek yoğun polietilen, 

> 1 milyon ton 

(bölge 


başına) 

Düşük 


70oC -110-120oC 

Çok yüksek sıcaklık 

gerektirmez, 

Yaygın kullanılan 

polimerlerYüksek 

miktarda üretilen, 

Örnekler 

Üretim hacmi 

Fiyat 

Maksimum 

kullanım 

sıcaklığı

Süreç

Kategori 

Termoplastik polimerik malzemelerin sınıflandırılması

depo, tank 

neopren polikloropren, butadien akrilonitril 

kimyasal dayanım 

çatı kaplama, deniz inşaat 

polibütan-1, poliamid, 

korozyon 

Kimyasal işlevler 

iyon değiştirici reçine ters osmosis membran 

stiren ve akril grupları selülöz asetat grubu 

Ayrıştırma işlevleri iyon 

değiştirici ayrıştırıcı

suni kan taşıyıcı, suni kalp suni deri, organ ve 

kemik 

polietilen tereftalat silikon polimer 



Biyolojik işlevler kan uyumu 

doku uyumu 

optik fiber, plastik lens kopyalama ekran 

polimetil metakrilat polikarbonat foto-set 

plastik sıvı kristal



Optik işlevler ışık 

geçirgenlik fotoaktif lik çift 

kırınım 

pil, tel devre kartı, kondenser sensör,elektro 

akustik transdüser 

poliasetilen poliimid, polietilen tereftalat 

poliviniliden florit, doplanmış poliasetilen

iletkenlikyalıtkanlık enerji 

dönüşüm 

Elektriksel işlevler 

ısı dayanımlı eleman düşük sıcaklık 

uygulamaları izolasyon 

poliimid, silikon reçine silikon lastik köpük 

plastik 

ısı dayanım düşük ısı

dayanımı ısı yalıtım 

Isıl işlevler 

yapısal elemanlar yapısal elemanlar yapısal 

elemanlar kaplama elemanları,boya yapışkanlar 

yüksek dayanım ve poliester, poliamid dayanıklılık elastiklik sentetik lastikşok 

ve ses sönümleme köpük plastikler yüzey koruma kaplama filmler yapışma 

polikloropren



Mekanik işlevler 

Uygulama 

İşlev Örnek

Yeni, ileri polimerik malzemeler; işlevler, örnek ve uygulamalar 

6

İLERİ TEKNOLOJİ MALZEMELERİ



KOMPOZİT MALZEME TEKNOLOJİLERİ

İleri plastik-polimer grubu matris malzemelerin 

çoğunlukla elyaf formunda sert, dayanımlı

malzemelerle takviye edilmeleri veya pekiştirmeleri ile 

kompozit malzemeler oluşur. En tipik örnek, artık 

günümüzde gelenekselleşmeye başlayan ve "fiberglas" 

olarak bilinen polyester esaslı reçinelerin cam elyaf ile 

takviyesiyle üretilen malzemelerdir. 

Ancak bugün ileri kompozitler grubunda daha üstün 

fiziksel, kimyasal ve mekanik özelliklere sahip elyaflar 

kullanılmaktadır. Bu malzemeler yüksek dayanım 

(çekme ve basma dayanımı), yüksek elastik modül ve 

yüksek tokluğa sahiptirler.

İLERİ TEKNOLOJİ MALZEMELERİ



Kompozit malzemelerin üç ana elemanı

bulunmaktadır :

1. Matriks: Termoset veya termoplastik polimer 

malzeme olarak sürekli fazı oluşturur. Termosetler 

grubunda ağırlıklı olarak poliyesterler kullanılır.

Bunun yanı sıra vinil ester/bisfenol, epoksi reçine ve 

fenolik reçinelerin kullanımı da giderek 

yaygınlaşmaktadır. Termoplastik grubunda yaygın 

olarak poliamid ve polipropilen kullanımını görmekteyiz 

(yaklaşık % 68.3), bunların yanı sıra hibrid formda 

polietilen ve polibutilen tereftalat, polietereterketon ve 

polietersulfon kullanımı da dikkat çekmektedir.

2. Takviye: Aramid, karbon, grafit, boron, silisyum 

karbür (SiC), alümina, cam ve polietilen malzemelerin 

kısa veya uzun devamlı elyaf formunda kullanıldığı ve 

matriksi yaklaşık % 60 hacim oranında pekiştirici işlevi 

olanmalzemelerdir.

İLERİ TEKNOLOJİ MALZEMELERİ

3. Katkılar: Dolgular, kimyasallar ve diğer katkılar 

matrikse niteliklerine göre özelliklerin geliştirilmesi 

amacıylailave edilirler.

Kompozit malzemeler uçak-uzay, savunma, yapı-

inşaat, tüketim mallarında, korozyon dayanımı

gerektiren uygulamalarda, elektrik-elektronik, 

denizcilik, kara taşıtlarında ve özel amaçlı

uygulamalarda kullanılmaktadır. Özellikle otomotiv 

sektöründe giderek artan ve % 6’ya yaklaşan bir 

uygulama artış hızı görülmektedir.


7

İLERİ TEKNOLOJİ MALZEMELERİ

Ülkemizde giderek güçlü bir şekilde gelişen plastik 

sektörü, tekstil sektörü, makine imalat (başta 

kalıpçılık olmak üzere) sektörlerindeki tecrübeye 

dayalı olarak, önümüzdeki 5-6 yıllık dönemde dünya 

ölçeğinde sıçramalar gerçekleştirilebilecektir. Burada 

tasarım, yenilikçilik ve uygulamaların 

yaygınlaştırması stratejik amaçlardır. Yapısal eleman 

uygulamaları açısından otomotiv ve son dönemde 

önemli gelişimler kaydeden gemi-inşa ve savunma 

sektörlerine odaklanılmalıdır

.

İLERİ TEKNOLOJİ MALZEMELERİ



Bor elyafı stratejik bir hedef olarak 

dünyada üstünlük 

sağlayabileceğimiz ve 

avantajlarımızla pazar payı

alabileceğimiz bir alan olması

nedeniyle ülkemiz için özel bir 

stratejik öneme sahiptir.

Bunun yanı sıra Şişe Cam gibi bir 

dünya devi kuruluşumuzun gücü ile 

bu alanda önemli avantajlar 

yakalanabileceği

öngörülmektedir.

İLERİ TEKNOLOJİ MALZEMELERİ

HAFİF ve YÜKSEK MUKAVEMETLİ MALZEME 

TEKNOLOJİLERİ

Polimer bazlı kompozitler, mühendislik plastikleri 

ve ileri seramiklerin hafiflik, dayanım ve düşük 

maliyette üretim gibi avantajları nedeniyle, demir, 

aluminyum, nikel, kurşun, çinko, bakır ve kalay 

gibi geleneksel metalik malzemelerin dünya 

kullanımlarında, 1980’li yıllardan itibaren sürekli 

düşüşler kaydedilmektedir.

Ancak, bu düşüşü durdurarak metalik 

malzemelerin rekabet gücünü artırmak amacıyla 

geliştirilen çağdaş üretim süreç teknolojileri 

sayesinde, bu malzemelerin geleneksel standart 

özelliklerinin iyileştirilmesi ve geliştirilmesinde 

önemli atılımlar kaydedilmiştir. Bu atılımların en 

önemlileri hafif ve yüksek mukavemetli metal ve 

alaşımlarda gözlenmektedir



8

İLERİ TEKNOLOJİ MALZEMELERİ

.

Son yıllarda giderek artan çevre duyarlılığı



ile ekolojik dengeyi bozan atık gazları ve 

yakıt tüketimini azaltacak teknolojileri 

geliştirmek zorunluluğu, otomobil 

üreticilerini yeni arayışlara yöneltmiştir. 

Kyoto Protokolüne göre bir binek 

otomobilinin CO2 emisyonları, 2008 yılına 

kadar %25 oranında azaltılarak, 140 

g/km seviyelerine düşürülmek 

durumundadır (bugünkü seviyesi 186 

g/km). 


İLERİ TEKNOLOJİ MALZEMELERİ

Daha az yakıt tüketecek, çevre-dostu bir otomobil 

daha hafif olmalıdır. Çünkü, taşıt toplam 

ağırlığındaki her % 10’luk azalma % 5-10 

oranında yakıt tasarrufu sağlamaktadır.

Tasarım değişiklikleri dışında bunu 

sağlayabilmenin tek yolu, otomobil imalatında 

daha hafif malzemeler kullanmaktır.

Güvenlikten ödün vermeden, konfordan 

vazgeçmeden, daha az yakıt tüketen otomobiller 

için daha hafif, fakat daha mukavemetli 

malzemelere duyulan gereksinim, otomotiv 

uygulamaları için malzeme üreten firmalar 

arasında büyük rekabete yol açmıştır.

İLERİ TEKNOLOJİ MALZEMELERİ

Günümüzün çağdaş teknikleri malzeme 

bilimcilerin, malzeme iç yapısına atomik 

düzeylerde bile müdahale

edebilmelerini sağlamaktadır. Böylelikle malzeme 

kristal düzlemlerindeki hata ve dislokasyonların 

rollerinin daha iyi anlaşılması mümkün 

olabilmekte ve buna bağlı olarak özel niteliklere 

sahip alaşımlar geliştirilebilmektedir. 

Bu sayede metalik malzemelerin tokluk, düşük 

kırılganlık, hafiflik ve yüksek sıcaklık korozyon 

özelliklerinde önemli atılımlar gerçekleşmekte ve 

sürekli olarak üstün performanslı yeni metalik 

malzemeler kullanıma sunulmaktadır. 



9

İLERİ TEKNOLOJİ MALZEMELERİ

Ayrıca, var olan metalik malzemelerin hafiflik, 

mukavemet ve yüksek sıcaklık dayanımlarında da 

yapısal kontrol ve modifikasyon yoluyla büyük 

gelişmeler kaydedilmektedir.

Son yıllarda bu kapsamda, titanyum, magnezyum 

ve alüminyum gibi “hafif alaşım” olarak da bilinen 

metal ve alaşımları üzerinde yapılan çalışmalar 

dikkati çekmektedir. Tipik olarak geleneksel 

malzemeler sınıfında olan bu malzemelerin 

endüstriyel pazarlarda doyum noktasına 

ulaşmaları, maliyetler ve diğer malzemelerin 

rekabeti nedenleriyle, bu alanda da özellikle süreç

teknolojileri açısından önemli gelişmeler 

yaşanmıştır.

İLERİ TEKNOLOJİ MALZEMELERİ

AKILLI MALZEME TEKNOLOJİLERİ

1980’li yılların başından itibaren “akıllı

malzemeler”, “zeki yapılar” veya benzeri terimler 

çağdaş bilim ve teknoloji sözlüklerine girmiş

bulunuyor. 

“Akıllı malzemeleri” kısaca şu şekilde 

tanımlanabilir; 

kendi içinde ve çevresindeki değişimlere tepki 

vererek belirli işlevleri anında ve sürekli olarak 

yerine getirebilen

malzemeler, “akıllı” malzemeler kapsamında 

değerlendirilmektedir. 

Cansız maddeler olarak “malzeme”yi “akıllı”, 

“zeki” gibi sıfatlarla tanımlamak hiç kuşkusuz ki 

pek çok tartışmayı da beraberinde getirmiştir. 

Ancak, akıllı malzemeler;

“Akıllı” bir malzeme ile yapılan uçak kanatları, 

herhangi bir çatlak veya hasar anında renk 

değiştirerek uyarıda bulunmalı ve hatta bu hasarı

tamir ve “tedavi” edebilmelidir.

Otomobil camı, çok parlak güneşli havalarda 

koyulaşarak ve bulutlu havalarda ise daha 

berraklaşarak

sürücünün görüşüne destek olmalıdır.

“Akıllı” tuğla ya da yapı taşlarından inşa edilmiş

bir evde ısı yalıtımı, dışarısının iklim koşullarına 

göre değişerek azami enerji tasarrufunu 

sağlayabilmelidir.


10

İLERİ TEKNOLOJİ MALZEMELERİ



“Zeki” yapılarda kullanılan bir diğer akıllı

malzeme ise “şekil-hafızalı alaşımlar”dır.

Çoğunlukla nikel-titanyum alaşımlarından oluşan 

bu malzemeler, kristal yapılarında martensitik 

fazdan östenitik faza dönüşümlerin etkisi ile 

“önceki şeklini hatırlayabilen ve ısıtıldığı zaman 

önceki şekline tekrar dönebilen” bir    özelliğe 

sahiptir. 

Bu malzemelerde “önceki şekline” dönme 

sürecinde engelleyiciler konursa 700 MPa’ya    

varan yüksek gerilimler oluşur ve malzeme adeta 

“kas gibi” hareket etmeye başlar ve bu özelliğiyle  

biyomedikal uygulamalarda kullanılabilir.

İLERİ TEKNOLOJİ MALZEMELERİ

Şekil Hafızalı Alaşımlar, medikal uygulamaların 

yanı sıra, uçak hidrolik sistemlerinde, yarıiletken 

gaz tüp bağlantılarında, diş düzeltme 

komponentlerinde, otomotivde radyatör 

pervanelerinde, egsoz çıkış kontrollerinde, uydu 

sistemlerinde, termostatik cihazlarda 

kullanılmaktadır.

Dünyada ilk şekil hafızalı alaşımı, nikel-titanyum 

alaşımı olarak 1965 yılında ABD Donanma Silah 

Laboratuvarlarında bulundu ve Nitinol adıyla 

patentlendi. Günümüzde Nitinol telleri endüstriyel 

robotlarda kas fiberleri olarak kullanılmaktadır.

İLERİ TEKNOLOJİ MALZEMELERİ

Bugün şekil hafızalı alaşımlar artık, 

orijinal şekillerini “hatırlayıp” bu 

şekil    dönebilmelerinin yanı sıra, 

yeni yeni şekiller  

de“öğrenebilmekte”dirler. 

Martenzitik halde tekrar tekrar 

deforme    edilerek ve ısıtılarak 

istenilen şekilde östenit haline 

getirilen alaşım, bu süreç esnasında 

soğutulduğunda yeni şekle adapte 

olabilmektedir.


11

Adaptive Temperature Control Valves Using Shape Memory Alloys

İLERİ TEKNOLOJİ MALZEMELERİ

İLERİ TEKNOLOJİ MALZEMELERİ

MANYETİK, ELEKTRONİK, OPTO-

ELEKTRONİK MALZEME 

TEKNOLOJİLERİ

Bu gruba giren malzemeler üst düzeyde 

performans özellikleri ile teknolojik 

sistemlerin içerisinde önemli işlevsel roller 

oynarlar ve otomotiv başta olmak üzere 

elektrik, elektronik, mikroelektronik, 

mekatronik vesavunma sistemleri gibi 

alanlarda yaygın olarak kullanılırlar. 

Bunların en önde gelen örnekleri sensörler 

ve MEMS gibi uygulamalarda 

görülmektedir 

İLERİ TEKNOLOJİ MALZEMELERİ

Pek çok teknolojik gelişim, elektrik ve 

elektronik teçhizatlarda yaygın olarak 

kullanılan manyetik malzemelerolmasaydı

gerçekleşmeyecekti. Burada en önemli 

gelişim Nd-Fe-B (neodimyum-demir-bor) 

magnetlerinin daha üstün manyetik 

özellikleri ve düşük maliyetleriyle, 

SmCo(samaryum-kobalt) ve AlNiCo 

(alüminyumnikel-kobalt) malzemelerin 

yerini almasıyla gerçekleşmiştir. Diğer 

yandan seramik ferritler halen büyük bir 

pazar payına sahiptir.



12

İLERİ TEKNOLOJİ MALZEMELERİ



Elektronik ve fotonik malzemeler bilgi ve 

iletişim teknolojilerinde giderek artan 

işlevsellikte yer almaktadır.

Mikroelektronik, nanoelektronik ve 

telekominükasyon sistemlerinde elektrik 

sinyallerin üretilmesi, iletilmesi, kontrol edilmesi, 

yükseltilmesi ve anahtarlanması gibi tüm 

işlemlerde bu malzemeler kullanılmaktadır. Silika 

esaslı optik kablo teknolojisi, lazer teknolojisi, 

ultra-hızda işlem yapan devreler, iletken ve 

yarıiletkenler, optik sensörler, fotovoltaikler, sıvı

kristal teknolojisi bu alanların başında 

gelmektedir. Bu yüzyılda en önemli gelişmeler bu 

saydığımız alanların “nanoteknolojik” uygulamaları

ile gerçekleşecektir 

İLERİ TEKNOLOJİ MALZEMELERİ

Alüminyum malzemesinin otomotiv 

sektöründe daha fazla kullanım alanı

bulması, bu gelişmelerin bir sonucudur. 

Alüminyumdan daha hafif olması

nedeniyle, magnezyum alaşımları, 

otomotiv sektöründe önemle üzerinde 

durulan diğer bir konudur.

Ayrıca, geliştirilen son derece düşük 

yoğunluktaki alüminyum-lityum 

alaşımlarının uçak sanayiinde kullanılması

önemli açılımlar sağlamıştır


13

14

İLERİ TEKNOLOJİ MALZEMELERİ



FONKSİYONEL DERECELİ MALZEMELER (FDM)

Ortaçağda silahlar ve aletler ya çok yumuşak 

dövme demirden ya da çok sert olan ve kolay 

kırılabilen dökme demirden yapılmaktaydı. 

Zamanla dökme ve dövme demirden daha 

kullanışlı ve değerli olan eritme çelik kullanılmaya 

başlanmıştır.

O günlerde çelik,demire göre büyük bir ilerleme 

sonucunda elde edilmiş bir malzemeydi.

Günümüzde ise metal alaşımları; daha iyi bir 

performansa sahip olmalarının yanında başta uzay 

ve uçak jet motorlar olmak üzere geniş bir 

kullanım alanına sahiptirler.

İLERİ TEKNOLOJİ MALZEMELERİ



FONKSİYONEL DERECELİ MALZEMELER (FDM)

Ancak gelişen teknoloji ile özel karakterlere sahip 

malzeme gereksinimi çok büyük bir hızla artmaktadır 

ve bu hızla orantılı olarak metal alaşımlar gereksinimi 

karşlayamaz hale gelmiştir. 

Özellikle uzay taştlarındaki gereksinim olan, yüksek 

mukavemet ve ısıl direnç özelliğini sağlayan homojen 

bir malzemenin bulunmayışı araştırmacıları yeni 

arayışlara yönlendirmiştir .Bu arayışlar sonucunda 

birçok özelliği bir arada bulunduran ideal malzeme 

kombinasyonları , metal ve seramikler önem 

kazanmıştır. 

Bu malzeme çiftinden metal; tokluğa, elektrik 

geçirgenliğine, işlenebilirliğe, seramik ise;düşük 

yoğunluğa, yüksek mukavemete,ve ısıl  dirence sahiptir 


15

İLERİ TEKNOLOJİ MALZEMELERİ



FONKSİYONEL DERECELİ MALZEMELER (FDM)

Bu özellikleri bünyesinde taşıyan malzeme ise 

Fonksiyonel Derecelendirilmi Malzeme (FDM) dir .

Fonksiyonel Derecelendirilmiş Malzemeler  de 

(FDM- Functionally Graded Materials(FGM), 

malzeme yapı ve kompozisyonu cismin içerisinde 

kademeli/dereceli olarak değişir.

İLERİ TEKNOLOJİ MALZEMELERİ



FONKSİYONEL DERECELİ MALZEMELER 

(FDM)

Isıl proseslerde dikkat edilmesi gereken 

önemli noktalardan biri; prosesin 

gerçekleştiği ortamı çevreleyen maddenin 

yüksek ısıdan olumsuz etkilenmesini 

önlemektir. Bu amaçla yüksek sıcaklığa 

maruz kalan malzeme, yüksek sıcaklığa 

karşı direnç gösterebilen bir malzeme 

olan seramikle kaplanmaktadır. Termal 

bariyer olarak adlandırılan bu sistem

beraberinde bazı sorunları da 

getirmektedir 



16

İLERİ TEKNOLOJİ MALZEMELERİ



FDM’DEN YARARLANILAN ALANLAR

Uzay taşıtları

FDM'ler ilk bu alan için tasarlanmıştır. İyi 

ısıl iletkenlik ve iyi ısıl direnç gibi iki zıt 

özelliğin bir malzemede bulunabilmesi 

amacıyla FDM'ler geliştirilmiştir. Bu 

özellikler sayesinde hafiflik, güçlülük ve 

sağlamlık mümkün olmaktadır. Böylece 

FDM yapısal malzeme ve enerji değişme 

malzemesi olarak özellikle roket 

yapımında ve motorların dış duvarlarında 

halen uygulanmaktadır .

İLERİ TEKNOLOJİ MALZEMELERİ



Endüstriyel Malzemeler

FDM'nin endüstriyel malzemelerdeki 

uygulamalarının geliştirilmesi, araştırmaların ana 

hedeflerinden biri olmuştur. Örnek olarak 

derecelendirilmiş kesici kalemlerin geliştirilmesinin 

nedeni mukavemet ve ısıl direnç bakımından daha 

iyi malzemelere ihtiyaç duyulmasıdır. Bu alanda 

umulan aşınma direnci ve sertlik elde edilmiştir. 

Kendi kendini yağlama fonksiyonu ve yüksek ısıl 

dirençlerin kesici kalemlerde elde edilmesinin 

yanında, bazı derecelendirilmiş kalemler 

sayesinde yağ kullanılmadan uygulanan kuru 

kesimler de gerçekleştirilmiştir. 

İLERİ TEKNOLOJİ MALZEMELERİ

Ayrıca yüksek sıcaklık 

uygulamalarının yanında FDM 'lerin 

triboloji alanında da kullanımları

mevcuttur. Sürtünme veya normal 

gerilmelerden kaynaklanan yüzey 

çatlamasını geciktirmek için 

kullanılan FDM seramikler bu 

alandaki kullanıma örnek olarak 

verilebilir .


17

İLERİ TEKNOLOJİ MALZEMELERİ



Optoelektronik

İletişim alanında birçok çeşit FDM 

bulunmaktadır. Görsel iletişimin, sesli 

iletişimin düzeyine erişebilmesi için daha 

fazla geliştirilmeye ihtiyacı vardır. 

FDM'lerin plastik optik fiberlerdeki 

uygulaması sonucunda zararlı olan çok 

hızlı iletim önlenebilmektedir. Sonuç

olarak FDM dünyadaki görsel iletişimini 

çok daha kaliteli hale getirebilecek yapıya 

sahiptir 

İLERİ TEKNOLOJİ MALZEMELERİ



Güç İletim ve Dağıtım Sistemleri

Bu sistemlerde, FDM teknolojisi 

devir frenleyici, bağlantı kesici ve 

yıldırım durdurucu içeren kompleks 

bir anahtar olan Gaz Yalıtım 

Anahtarı (GIS-Gas Insulated 

Switchgear) olarak kullanılmaktadır.

İLERİ TEKNOLOJİ MALZEMELERİ



FDM'LERDE KARŞILAŞILAN SORUNLAR

FDM kaplamaların homojen seramik kaplamalara 

oranla daha dayanıklı olmasına rağmen yüksek 

sıcaklığa maruz kalan ortamdaki (örneğin 

türbinlerin iç kısımları) oksijen, kaplamayı geçip 

alt tabakaya yaklaştıkça (türbinlerde ısıya 

dayanıklılığı bakımından alüminyum üzerine FDM 

kaplama yapılır) alüminyum ile reaksiyona 

girmektedir. Sonuç olarak Al2O3 yani alumina 

denen çok sert ve gevrek bir tabaka 

oluşturmaktadır. Bu tabaka özellikle alt tabaka 

(homojen metal) ile FDM arasında oluşur. Bu 

tabaka FDM avantajlarını kötü etkilemektedir. 

Çünkü alt tabaka ile kaplama arasındaki 

devamlılık ortadan kalkmıştır. Bunun sonucunda 

oluşan tabakada çatlaklar oluşur ve kaplamanın 

dökülmesi kaçınılmaz olur .


18

İLERİ TEKNOLOJİ MALZEMELERİ

Kaynak:

1. Aylin KONEZ , Hikmet ALAGÖZ , 



Serra Topal, Müfit GÜLGEÇ ,

MÜHENDİS ve MAKİNA, Cilt 46 - Sayı

547

2. Hikmet ALAGÖZ *, Müfit GÜLGEÇ *, 



Aylin KONEZ *   ,              MÜHENDİS 

ve MAKİNA, Mayıs 2004 - Sayı 532

MALZEME TEKNOLOJİLERİ

STRATEJİSİ VİZYON 2023 PROJESİ

3.MALZEMETEKNOLOJİLERİSTRATEJİ



GRUBU


Do'stlaringiz bilan baham:


Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©fayllar.org 2019
ma'muriyatiga murojaat qiling