giriiş
Refrakter metaller, yüksek erime noktalarına, yüksek termal stabiliteye ve korozyona karşı olağanüstü dirence sahip olan bir grup nadir metaldir. Bu özelliklerinin bir sonucu olarak refrakter metaller havacılık, nükleer ve savunma sanayii de dahil olmak üzere çok çeşitli endüstrilerde kullanılmaktadır. Metallerin en önemli özelliklerinden biri mekanik strese dayanma yetenekleridir, ancak refrakter metallerin kırılganlığıyla ilgili sıklıkla sorular vardır. Bu yazıda refrakter metallerin kırılganlıklarını belirleyen özelliklerine bakacağız ve aslında kırılgan olup olmadıklarını değerlendireceğiz.
Refrakter Metaller Nelerdir?
Refrakter metaller, erime noktaları 1850 derecenin üzerinde olan, ısıya ve aşınmaya karşı olağanüstü dayanıklılığa ve mükemmel korozyon direncine sahip bir metal grubudur. Refrakter metaller arasında tantal (Ta), tungsten (W), molibden (Mo), niyobyum (Nb), renyum (Re) ve osmiyum (Os) bulunur. Yüksek erime noktaları ve diğer arzu edilen özellikleri nedeniyle refrakter metaller, havacılık, savunma ve nükleer dahil olmak üzere çok çeşitli endüstrilerde kullanılmaktadır. Refrakter metallerin kullanımıyla ilgili en önemli sorulardan biri bunların kırılgan olup olmadığıdır.
Kırılganlık Nedir?
Kırılganlık, bir malzemenin gerilim veya gerilim altında çatlama veya kırılma eğilimini tanımlayan bir özelliktir. Kırılgan bir malzeme strese maruz kaldığında aniden ve uyarı vermeden kırılırken, daha sünek bir malzeme kırılmadan önce deforme olur. Bir malzemenin kırılganlığına katkıda bulunabilecek çeşitli faktörler vardır; bunlar arasında kristal yapısı, mikro yapısının tutarlılığı ve çatlaklar veya kalıntılar gibi kusurların varlığı yer alır.
Refrakter Metallerin Kırılganlığını Etkileyen Faktörler
Kristal yapı:
Refrakter metaller genellikle vücut merkezli kübik (bcc) kristal yapıya sahiptir ve bu yapı, yüzey merkezli kübik (fcc) veya altıgen sıkı paket (hcp) gibi diğer kristal yapılardan doğası gereği daha az sünektir. Bcc kristal yapısı, yapı içinde, stres altında kırılgan kırılmayı artırabilecek bir kayma düzlemi oluşturur.
Mikro yapı:
Bir malzemenin mikro yapısı da onun kırılganlığını etkileyebilir. Refrakter metaller genellikle malzemenin mikro yapısında tutarsızlıklar yaratabilen toz metalurjisi teknikleriyle üretilir. Bu tutarsızlık, kırılgan kırılmayı teşvik edebilecek çatlaklar veya kalıntılar gibi kusurlara yol açabilir.
Safsızlıklar:
Bir metalin içindeki yabancı maddeler de onun kırılganlığına katkıda bulunabilir. Refrakter metaller genellikle malzemeye yabancı maddeler katabilecek yüksek sıcaklık teknikleriyle üretilir. Safsızlıkların varlığı, kırılgan kırılmayı teşvik eden kusurlar yaratabilir.
Refrakter Metallere İlişkin Örnek Olaylar
Tantal:
Tantal, ısıya ve aşınmaya karşı olağanüstü direnci nedeniyle sıklıkla yüksek sıcaklık uygulamalarında refrakter metal olarak kullanılır. Tantal ayrıca korozyona karşı direnciyle de bilinir. Tantal kırılgan bir metal olarak kabul edilmez ve belirli koşullar altında iyi sünekliğe sahip olduğu gösterilmiştir.
Tungsten:
Tungsten, yüksek sıcaklık uygulamalarında sıklıkla kullanılan başka bir refrakter metaldir. Tungsten yüksek bir erime noktasına ve mükemmel termal stabiliteye sahiptir. Tungsten, bcc kristal yapısından dolayı kırılgan bir metal olarak kabul edilir.
Molibden:
Molibden, yüksek erime noktası ve mükemmel termal kararlılığı nedeniyle sıklıkla refrakter metal olarak kullanılır. Molibden kırılgan bir metal olarak kabul edilmez ve belirli koşullar altında iyi sünekliğe sahip olduğu gösterilmiştir.
Niyobyum:
Niyobyum, yüksek sıcaklık dayanımı ve mükemmel korozyon direnci nedeniyle sıklıkla refrakter metal olarak kullanılır. Niyobyumun kırılgan bir metal olduğu bilinmemektedir ve belirli koşullar altında iyi sünekliğe sahip olduğu gösterilmiştir.
Renyum:
Renyum, yüksek sıcaklık direncine ve mükemmel sünekliğe sahip nadir bir refrakter metaldir. Renyum kırılgan bir metal olarak kabul edilmez ve yüksek sıcaklıklarda bile iyi sünekliğe sahip olduğu gösterilmiştir.
Osmiyum:
Osmiyum, bilinen herhangi bir element arasında en yüksek erime noktasına sahip olan nadir bir refrakter metaldir. Osmiyumun bcc kristal yapısından dolayı nispeten kırılgan bir metal olduğu gösterilmiştir.
Çözüm
Refrakter metaller, yüksek erime noktalarına, yüksek termal stabiliteye ve korozyona karşı olağanüstü dirence sahip olan bir grup nadir metaldir. Arzu edilen özelliklerinden dolayı refrakter metaller havacılık, savunma ve nükleer gibi çok çeşitli endüstrilerde kullanılmaktadır. Refrakter metallerin kırılgan olup olmadığı sorusu karmaşıktır ve kristal yapı, mikro yapı ve safsızlıklar gibi çeşitli faktörlere bağlıdır. Bazı refrakter metallerin kırılgan olduğu düşünülürken, diğerleri belirli koşullar altında iyi sünekliğe sahiptir. Genel olarak refrakter metallerin doğası gereği kırılgan olmadığı ancak yüksek gerilimli uygulamalarda kullanıldığında özelliklerinin dikkatli bir şekilde dikkate alınması gerektiği söylenebilir.