Çelik gibi malzemeleri geliştirmek oldukça zordur; her denemede başka bir zayıflık, çatlak ortaya çıkabilir. Bu zorluklara rağmen, Hong Kong Üniversitesi ve Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarları’ndan araştırmacılar, çatlak bile olsa gücünü yitirmeyen yeni nesil “süper çelik“ geliştirmeyi başardı.
Çelik gibi malzemelerde üç ana özelliği ayarlanması gerekiyor; dayanım,tokluk ve düktillik(dövülebilirlik). İlk ikisi aynı şeyler gibi gelse de, aralarında önemli bir fark vardır. Dayanım bir malzemenin deformasyona uğramadan alabileceği en büyük yüktür ve Pascal basınç birimiyle gösterilir. Tokluk ise bir malzemede çatlak oluşturabilmek için gereken enerjinin ölçüsüdür.
Referans verirsek, cam yüksek sertliğe sahip fakat düşük dayanıma sahip bir malzemedir. İşte bu nedenle ağırlığını destekleyebilir ama kırılması için çok enerjiye ihtiyaç yoktur.
Son olarak düktülite(dövülebilirlik) malzemenin kolayca esneyip, bükülerek farklı şekiller verilebilmesine sağlayan bir ölçüdür. Maalesef bu üç özellikten birinin iyileşmesi, diğerinin azalmasına neden olur. Örneğin, dayanım artarsa malzemenin sertliği veya düktilitesi azalır.
İşte Hong Kong Üniversitesi ve Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarları’ndan araştırmacılar,bu üç özelliği yükselterek, süper çelik üretti.
Uçak Çeliğinden Bile Daha Güçlü Bir Çelik
Yeni geliştirilen çeliğin ise dayanım direnci 2 GigaPascal, kırınım sertliği 102 MPa-m½ ve bükülme % 19 olarak ölçüldü. Araştırmacılar üretilen süper bu çeliğin uçaklarda kullanılan Grade 300 marajing çeliğinden bile daha güçlü ve tok olduğunu söylüyor. Ayrıca bu süper çelik, uçak çeliğinin % 20 maliyetine üretilebiliyor.
Süper çelik üretmek için yeni geliştirilen deforme ve bölümleme metodu (D&P) kullanılıyor. Böylece eşsiz tasarım özelliği sayesinde tokluk sağlanıyor. Malzemenin yüzeyinde bir çatlak oluşursa, hemen bu çatlağın altında çoklu mikro çatlaklar oluşuyor. Bu çatlaklar dış kuvvetlerden kaynaklanan enerjiyi absorblayarak, ana çatlağın çabucak yayılmasını engelliyor.
Araştırma ekibi bu yeni süper çeliğin yüksek dayanımlı köprü tellerinde, kurşun geçirmez yeleklerde, araba amortisörlerinde ve diğer uygulamalarda kullanılabileceğini belirtiyor.
“Bu eşsiz süper çeliği endüstriye kazandırmak için büyük bir adım attık. Süper çelik, kurşun geçirmez yelek, köprü telleri, hafifleştirilmiş otomobiller, askeri araçlar,uçaklar ve inşaat sektöründe kullanılan yüksek dayanımlı vida ve somunların üretiminde büyük bir potansiyeli olduğunu düşünüyoruz,” diyor araştırmanın baş yazarı Huang Mingxini.
Araştırma Science dergisinde yayınlandı.
Kaynak: https://newatlas.com/materials/super-steel-stronger-tougher/
Bir Yorum