Ruslar Şeffaf Alüminyum Üretim Teknolojisi Geliştiriyor

Rusya Ulusal Nükleer Araştırmalar Üniversitesi (MEPhI) öğretim görevlileri ve araştırmacıları, Alüminyum Oksinitrid‘ten (AlON)  kompakt üretim için yeni bir teknoloji geliştirdi.

Üniversiteye bağlı Nükleer Fizik ve Mühendislik Enstitüsü (INPhE) araştırmacıları, geliştirdikleri sistem ile “şeffaf alüminyum” elde etmek için “Kıvılcım Plazma Sinterleme Yöntemini” uyguladı. Bu, sıcak presleme yönteminde bazı değişikliklere gidilerek gerçekleştirilmiş yeni bir sinterleme işlemi. Yapılan çalışmada, harici bir ısıtıcıya gereksinim duymadan, elektrik akımı doğrudan kalıp içerisinden geçirilmiş ve presleme işlemi yapılmış. İş-çevrim süresini kısaltmak için de darbeli akım kullanılarak çok hızlı ısıtma sağlanmış.

Bu yöntem ile sinterlenmiş olan numuneler, yapılarında sekonder fazlar içerdiği halde tatmin edici şeffaflık sergilemişler. Araştırmacılar bunun nedeni olarakta, başlangıç ​​tozlarının optimal olmayan bir oranda veya sentez reaksiyonunun tam olarak tamamlanmadığından dolayı oluştuğunu belirtmişler. Elde edilen veriler doğrultusunda seri üretim için Kıvılcım Plazma Sinterleme Yönteminin çok daha uygun olduğu tespit edilmiş.

Alüminyum Oksinitrid, mevcut orta yoğunluklu seramikler arasında bulunan Itriyum Alüminyum Granat (YAG) ve kübik zirkonya ile karşılaştırıldığında önemli oranda yüksek darbe mukavemetine sahiptir. Ayrıca tokluk oranı; kuvars camı, kaynaştırılmış kuvars, spinel ve renksiz safir içeren şeffaf malzemelerin hepsinden çok daha üstün olduğundan zırh koruması için kullanılabilmektedir.

Star Trek (Uzay Yolu) hayranları, serinin dördüncü filmi olan Eve Yolculuk’ta “şeffaf alüminyum” adlı bir malzemenin hikayede önemli bir rol oynadığını hatırlayacaklardır.

Şeffaf Alüminyum, Alüminosilikat camdan dört kat daha güçlü ve çizilmeye karşı da daha dayanıklıdır. Ayrıca bu malzeme 2100°C sıcaklıklara kadar dayanabilmektedir.

Alüminyum Oksinitrid’in Kullanım Alanları

Günümüzde kullanılan küçük silahların ve düşük kalibreli topçu silahlarının nüfuz gücü sürekli artmaktadır. Bu, zırh malzemelerinin ve koruyucu yapıların performansını artırmak için mühimmat geliştiricilerini yeni fırsatlar aramaya zorluyor. Özellikle şeffaf zırh malzemeleri bu nedenle önem kazanmaya başlamıştır. Şeffaf polikristalin seramiklerden olan alüminyum oksinitrid (AlON) esaslı seramikler bu açıdan en umut verici olanlarıdır. Bu malzeme, zırhlı koruma araçlarında kullanılmak için gerekli olan eşsiz özellik kombinasyonuna sahiptir ve üretim için aşırı pahalı teknolojilerin kullanılmasını gerektirmez. Alüminyum oksinitrid’ten yapılmış zırhlı korumanın geliştirilmesi, özellikle savunma sanayinde çalışan firmalardan, uluslararası alanda ilgi görüyor.

Projede görevli araştırmacılar, şeffaf alüminyumun (Alüminyum Oksinitrid) savunma sanayinde ve uzay çalışmalarında oldukça fazla kullanılabileceğini belirtiyorlar. Özellikle zırhlı askeri araçların ve uzay araçlarının cam ve kubbe yapılarında kullanımının kritik rol oynayacağı söyleniyor.

AlON nedir?

Alüminyum Oksinitrid, Al₂₃O₂₇N₅ formülü ile tanımlanan alüminyum, oksijen ve azottan oluşan bir bileşiktir. Genellikle alüminyum oksit ve alüminyum nitridin toz bileşiklerinden yapılır. Bu bileşik 50’li yıllarda bir toz olarak sentezlendi. 80’li yılların sonlarında ve 90’lı yılların başında karmaşık şekilli şeffaf ürünler üretmek için bir teknoloji geliştirildi. Bu teknolojinin geliştirilmesi ile birlikte günümüzde alüminyum oksinitrit’e olan ilgi daha da artmıştır. Düşük kristal simetrisi ve kübik kristal sistemi sayesinde geleneksel seramik teknolojisi dahi kullanarak şeffaf seramikler üretmeyi mümkün kılmaktadır.